Генератор частоты схема. Генераторы частоты: схемы, типы и применение

Что такое генераторы частоты. Какие бывают виды генераторов. Как работают генераторы высокой и низкой частоты. Где применяются генераторы сигналов различной формы.

Что такое генераторы частоты и для чего они нужны

Генератор частоты — это электронное устройство, которое вырабатывает электрические колебания заданной частоты и формы. Основные задачи генераторов:

• Формирование опорных сигналов для радиоэлектронной аппаратуры
• Генерация тестовых сигналов для настройки и проверки оборудования
• Создание несущих частот в передатчиках связи
• Получение сигналов различной формы для измерительной техники

Генераторы частоты являются важнейшими элементами многих электронных устройств и измерительных приборов. Без них невозможна работа современных систем связи, радиолокации, навигации и др.

Основные виды генераторов частоты

По диапазону частот генераторы делятся на:

• Низкочастотные (НЧ) — от долей Гц до сотен кГц
• Высокочастотные (ВЧ) — от сотен кГц до сотен МГц
• Сверхвысокочастотные (СВЧ) — свыше 300 МГц

По форме выходного сигнала различают генераторы:

• Синусоидальных колебаний
• Прямоугольных импульсов
• Треугольных и пилообразных сигналов
• Шумовых сигналов

Также генераторы бывают аналоговые и цифровые, кварцевые и LC-генераторы, с фиксированной и перестраиваемой частотой.

Принцип работы генераторов низкой частоты

Генераторы низкой частоты (ГНЧ) вырабатывают колебания от долей Гц до десятков кГц. Как работает типичный ГНЧ?

1. Основа схемы — усилитель с положительной обратной связью
2. Частотозадающая цепь (RC или LC) создает нужный сдвиг фаз
3. При выполнении баланса фаз и амплитуд возникают автоколебания
4. Стабилизация амплитуды обеспечивается нелинейностью усилителя

Простейший ГНЧ можно собрать на одном транзисторе или операционном усилителе с RC-цепью обратной связи. Более сложные схемы позволяют получить стабильную частоту и низкие искажения сигнала.

Особенности генераторов высокой частоты

Генераторы высокой частоты (ГВЧ) работают в диапазоне от сотен кГц до сотен МГц. Чем отличаются ГВЧ от низкочастотных генераторов?

• Используются LC-контуры вместо RC-цепей
• Применяются специальные высокочастотные транзисторы
• Требуется тщательная экранировка и развязка цепей
• Часто используются кварцевые резонаторы для стабилизации частоты

В ГВЧ большое значение имеет выбор элементной базы и конструкция печатной платы. При повышении частоты возрастает влияние паразитных параметров схемы.

Функциональные генераторы сигналов различной формы

Функциональные генераторы позволяют получать сигналы разной формы в широком диапазоне частот. Какие возможности они предоставляют?

• Генерация синусоидальных, прямоугольных и треугольных сигналов
• Плавная регулировка частоты в широких пределах
• Изменение амплитуды и смещения выходного сигнала
• Модуляция сигнала по амплитуде и частоте

Современные функциональные генераторы строятся на основе прямого цифрового синтеза (DDS) или микроконтроллеров. Это обеспечивает высокую точность и стабильность параметров выходного сигнала.

Применение генераторов частоты в различных областях

Где используются генераторы частоты? Основные области применения:

• Радиосвязь и телекоммуникации
• Радиолокация и навигация
• Измерительная техника
• Медицинская аппаратура
• Промышленная автоматика
• Бытовая электроника

Генераторы частоты служат источниками опорных и тестовых сигналов во многих электронных устройствах. Без них невозможно представить работу современных систем связи, обработки информации и управления.

Схемы простых генераторов на транзисторах и микросхемах

Рассмотрим несколько схем простых генераторов, которые можно собрать самостоятельно:

• LC-генератор на биполярном транзисторе
• Мультивибратор на двух транзисторах
• RC-генератор на операционном усилителе
• Кварцевый генератор на логических элементах

Эти схемы позволяют получить сигналы разной формы в диапазоне от единиц Гц до десятков МГц. Их можно использовать для изучения принципов работы генераторов и создания простых измерительных приборов.

Как выбрать генератор частоты для конкретных задач

При выборе генератора частоты следует учитывать ряд параметров:

• Диапазон рабочих частот
• Форма выходного сигнала
• Стабильность частоты и амплитуды
• Уровень гармонических искажений
• Возможности модуляции
• Наличие дополнительных функций

Для простых измерений подойдет недорогой функциональный генератор. Для точных измерений и настройки ВЧ-аппаратуры потребуется профессиональный генератор сигналов с низким уровнем фазовых шумов.

Схемы генераторов высокой частоты

Предлагаемые генераторы высокой частоты предназначены для получения электрических колебаний в диапазоне частот от десятков кГц до десятков и даже сотен МГц. Такие генераторы, как правило, выполняют с использованием LC-колебательных контуров или кварцевых резонаторов, являющихся частотозадающими элементами. Принципиально схемы от этого существенно не изменяются, поэтому ниже будут рассмотрены LC-генераторы высокой частоты. Отметим, что в случае необходимости колебательные контуры в некоторых схемах генераторов (см., например, рис. 12.4, 12.5) могут быть без проблем заменены кварцевыми резонаторами.

Рис. 12.1

Генераторы высокой частоты (рис. 12.1, 12.2) выполнены по традиционной и хорошо зарекомендовавшей себя на практике схеме «индуктивной трехточки». Они различаются наличием эмиттерной RC-цепочки, задающей режим работы транзистора (рис. 12.2) по постоянному току. Для создания обратной связи в генераторе от катушки индуктивности (рис. 12.1, 12.2) делают отвод (обычно от ее 1/3… 1/5 части, считая от заземленного вывода). Нестабильность работы генераторов высокой частоты на биполярных транзисторах обусловлена заметным шунтирующим влиянием самого транзистора на колебательный контур. При изменении температуры и/или напряжения питания свойства транзистора заметно изменяются, поэтому частота генерации «плавает». Для ослабления влияния транзистора на рабочую частоту генерации следует максимально ослабить связь колебательного контура с транзистором, до минимума уменьшив переходные емкости. Кроме того, на частоту генерации заметно влияет и изменение сопротивления нагрузки. Поэтому крайне необходимо между генератором и сопротивлением нагрузки включить эмиттерный (истоковый) повторитель.

Для питания генераторов следует использовать стабильные источники питания с малыми пульсациями напряжения.

Рис. 12.2

 

Рис. 12.3

Генераторы, выполненные на полевых транзисторах (рис. 12.3), обладают лучшими характеристиками.

Генераторы высокой частоты, собранные по схеме «емкостной трехточки» на биполярном и полевом транзисторах, показаны на рис. 12.4 и 12.5. Принципиально по своим характеристикам схемы «индуктивной» и «емкостной» трехточек не отличаются, однако в схеме «емкостной трехточки» не нужно делать лишний вывод у катушки индуктивности.

Во многих схемах генераторов (рис. 12.1 — 12.5 и другие схемы) выходной сигнал может сниматься непосредственно с колебательного контура через конденсатор небольшой емкости или через согласующую катушку индуктивной связи, а также с неза-земленных по переменному току электродов активного элемента (транзистора). При этом следует учитывать, что дополнительная нагрузка колебательного контура меняет его характеристики и рабочую частоту. Иногда это свойство используют «во благо» — для целей измерения различных физико-химических величин, контроля технологических параметров.

Рис. 12.4

 

Рис. 12.5

На рис. 12.6 показана схема несколько видоизмененного варианта ВЧ генератора — «емкостной трехточки». Глубину положительной обратной связи и оптимальные условия для возбуждения генератора подбирают с помощью емкостных элементов схемы.

Схема генератора, показанная на рис. 12.7, работоспособна в широком диапазоне значений индуктивности катушки колебательного контура (от 200 мкГн до 2 Гн) [Р 7/90-68]. Такой генератор можно использовать в качестве широкодиапазонного высокочастотного генератора сигналов или в качестве измерительного преобразователя электрических и неэлектрических величин в частоту, а также в схеме измерения индуктивностей.

Рис. 12.6

 

Рис. 12.7

 

Рис. 12.8

Генераторы на активных элементах с N-образной ВАХ (туннельные диоды, лямбда-диоды и их аналоги) содержат обычно источник тока, активный элемент и частотозадающий элемент (LC-контур) с параллельным или последовательным включением. На рис. 12.8 показана схема ВЧ генератора на элементе с лям-бдаобразной вольт-амперной характеристикой. Управление его частотой осуществляется за счет изменения динамической емкости транзисторов при изменении протекающего через них тока.

Светодиод НИ стабилизирует рабочую точку и индицирует включенное состояние генератора.

Генератор на аналоге лямбда-диода, выполненный на полевых транзисторах, и со стабилизацией рабочей точки аналогом стабилитрона — светодиодом, показан на рис. 12.9. Устройство работает до частоты 1 МГц и выше при использовании указанных на схеме транзисторов.

Рис. 12.9

 

Рис. 12.10

На рис. 12.10 в порядке сопоставления схем по степени их сложности приведена практическая схема ВЧ генератора на туннельном диоде. В качестве полупроводникового низковольтного стабилизатора напряжения использован прямосме-щенный переход высокочастотного германиевого диода. Этот генератор потенциально способен работать в области наиболее высоких частот — до нескольких ГГц.

Высокочастотный генератор частоты, по схеме очень напоминающий рис. 12.7, но выполненный с использованием полевого транзистора, показан на рис. 12.11 [Рл 7/97-34].

Прототипом RC-генератора, показанного на рис. 11.18 является схема генератора на рис. 12.12 [F 9/71-171; 3/85-131].

Этот генератор отличает высокая стабильность частоты, способность работать в широком диапазоне изменения параметров частотозадающих элементов. Для снижения влияния нагрузки на рабочую частоту генератора в схему введен дополнительный каскад — эмиттерный повторитель, выполненный на биполярном транзисторе VT3. Генератор способен работать до частот свыше 150 МГц.

Рис. 12.11

 

Рис. 12.12

Из числа всевозможных схем генераторов особо следует выделить генераторы с ударным возбуждением. Их работа основана на периодическом возбуждении колебательного контура (либо иного резонирующего элемента) мощным коротким импульсом тока. В результате «электронного удара» в возбужденном таким образом колебательном контуре возникают постепенно затухающие по амплитуде периодические колебания синусоидальной формы. Затухание колебаний по амплитуде обусловлено необратимыми потерями энергии в колебательном контуре. Скорость затухания колебаний определяется добротностью (качеством) колебательного контура. Выходной высокочастотный сигнал будет стабилен по амплитуде, если импульсы возбуждения следуют с высокой частотой. Этот тип генераторов является наиболее древним в ряду рассматриваемых и известен с XIX века.

Практическая схема генератора высокочастотных колебаний ударного во

Генераторы частоты для УКВ аппаратуры, примеры схем

Хочу рассказать о том, как можно выполнить стабилизированный кварцевым резонатором генератор с плавным изменением частоты. Подобные генераторы стали применяться радиолюбителями с 70-х годов прошлого столетия, но достаточно подробного описания методов построения и настройки подобных генераторов я нигде в любительской литературе не встречал.

Ниже мною будут приведено описание экспериментов с одним из вариантов подобного генератора, затем будут даны рекомендации по разработке кварцевого генератора с плавным изменением частоты.

Экспериментальный генератор

Чтобы выявить роль и влияние катушки индуктивности в процессе плавного изменения генерируемых кварцевым генератором частот, мною был построен небольшой стенд, основу которого представлял экспериментальный кварцевый генератор (КГ).

Генератор выполнен по схеме емкостной трехточки. Его схема показана на рис. 1. Генератор не имеет каких либо особенностей. Транзистор VT1 выполняет функцию собственно генератора, генерируемая частота которого стабилизирована кварцем Z1, а каскад на VT2 является эмиттерным повторителем, служащим для уменьшения влияний цепи измерительного прибора А1 на частоту генератора.

Катушка индуктивности L1 и конденсатор С1 служат для изменения частоты генерируемых электромагнитных колебаний. Питается генератор от стабилизированного источника напряжения +9 Вольт Конденсатор С1 имеет емкость 75 пФ, катушка L1 состоит из 45 витков провода ПЭЛ-0,3, намотана на каркасе диаметром 9 мм, между щечками с расстоянием 5 мм.

Катушка имеет подстроечный сердечник серого цвета (по-видимому из альсифера) с резьбой Мб х 0,75. Число витков катушки L1 выбрано по результатам проведенных ранее других подобных экспериментов.

В схеме использовался кварц А523 (7,692 МГц) от старинной УКВ радиостанции РСИУ, корпус которого представляет собой пластмассовый цилиндр коричневого цвета, диаметром 20 мм и длиной 40 мм с двумя выводами от кварцевой пластины.

Все остальные радиодетали каких либо особенностей не имеют, обычный «ширпотреб». В качестве прибора для измерения излучаемой генератором частоты использовался связной коротковолновый радиоприемник Р-250М. Контроль за наличием излучаемых генератором электромагнитных колебаний осуществлялся вольтметром переменного тока А1.

Рис. 1. Генератор по схеме емкостной трехточки.

Рассмотрим подробно процесс проведения эксперимента:

1) Сначала следует убедиться в работоспособности генератора. Для этого нижний по схеме вывод от кварца подключаем непосредственно к земле, включаем питание и по приемнику находим излучаемый генератором сигнал.

При этом радиоприемник должен находиться в режиме приема телеграфных сигналов, чтобы можно было наиболее точно настраиваться на частоту излучаемых колебаний по нулевым биениям.

Нулевые биения соответствуют такой настройке приемника, когда на его выходе никаких звуковых сигналов не прослушивается, но стоит только хотя бы немного повернуть ручку настройки приемника в ту или иную сторону, то тут же на выходе приемника появляется гармонический звуковой сигнал.

Вольтметр А1 должен показывать какую-то величину, подтверждающую излучение генератором электромагнитной энергии, т.е. подтверждающую работу генератора. Записываем величину излучаемой частоты.

2) Восстанавливаем подключение катушки L1 к нижнему выводу кварца. При этом подстроечный сердечник должен быть полностью выведен из катушки, т.е. катушка должна иметь минимально возможную для нее величину индуктивности. Включаем питание. При этом вольтметр А1 должен сразу же подтвердить работу генератора.

Частота излучаемых генератором колебаний при этом включении несколько (незначительно) должна измениться по сравнению с предыдущим включением. Настраиваем радиоприемник на новую частоту по нулевым биениям, записываем величину этой частоты и присваиваем ей номер 1.

Вводим в корпус катушки подстроечный сердечник. Делать это следует очень осторожно и медленно, чтобы не пропустить момент возникновения на выходе радиоприемника гармонического звукового сигнала, подтверждающего факт начала влияния сердечника на индуктивность катушки. Как только появится сигнал, следует повернуть сердечник в обратную сторону, до момента отсутствия сигнала.

3) Далее начинается основной этап проведения эксперимента. Для этого вводим подстроечный сердечник в катушку ровно на один оборот сердечника. При этом изменится индуктивность катушки, что повлечет за собой изменение частоты излучаемых генератором колебаний. Записываем новую величину частоты под номером 2.

4) Вводим подстроечный сердечник в катушку еще ровно на один оборот и записываем новую величину частоты под номером 3.

5) Точно таким же образом вводим сердечник в катушку еще на один оборот и записываем новую величину частоты под следующим порядковым номером. Такую процедуру следует проводить несколько раз. При этом постоянно необходимо контролировать наличие показаний вольтметра А1.

Если стрелка вольтметра упала до нуля, значит, генератор перестал работать и эксперимент считаем законченным.

В моем случае удалось до прекращения генерации ввести сердечник внутрь катушки на 10 оборотов. Результаты проведенного эксперимента приведены в таблице 1.

Каждое из полученных значений частоты соответствует определенной величине индуктивности катушки, заданной положением подстроечного сердечника, и определенной величине емкости конденсатора С1.

Если вместо конденсатора постоянной емкости 75 пФ установить переменный конденсатор 4 … 75 пФ, то при минимальной емкости этого конденсатора (4 пФ) вырабатываемая генератором частота будет равна максимально возможной частоте, т.е. очень близкой к частоте в шаге 1 (7,952 МГц для данного случая).

При максимальной емкости переменного конденсатора (75 пФ) частота генерируемых колебаний будет определяться положением подстроечного сердечника внутри катушки.

Например, ес

Генераторы сигналов, схемы самодельных измерительных приборов (Страница 2)

Генератор сигналов высокой частоты (до 15МГц)

Схема генератора сигналов высокой частоты, предназначен для проверки и наглаживания высокочастотных электронных устройств. Генератор состоит из собственно генератора РЧ (транзистор V3), эмиттерного ловторителя (транзистор V4), выходного усилителя (транзистор V6) и амплитудного модулятора …

0 5315 0

Формирователь импульсов большой длительности

Формирователь содержит RC-триггер, собранный на логических элементах 2И-НЕ, интегрирующую цепь R1, R2, С1 и инвертор на транзисторе V1. При высоком логическом уровне на входе формирователя на выходе 1 появится высокий логический уровень, а на выходе 2 — низкий. При поступлении на вход …

0 3077 0

Функциональный генератор на микросхеме К1ЛБ558

Схема функционального генератора на логической микросхеме. он предназначен для настройки и проверки низкочастотной аппаратуры, позволяя получать ряд фиксированных частот (всего 32). В первом поддиапазоне получают частоты 20; 27; 36; 47; 63; 84; 112 и 150 Гц. Во втором, третьем и четвертом …

0 4274 0

Функциональный генератор на микросхеме К176ЛА7

Логическая микросхема на МОП-транзисторах с дополнительной симметрией позволяет построить генератор, дающий прямоугольные, треугольные и синусоидальные колебания. В зависимости от емкости конденсатора С3 частоту генерируемых колебаний можно изменить в пределах от 35 до 3500 Гц. Основу…

0 4327 4

Простой генератор прямоугольных импульсов на микросхеме К133ЛА3

Схема генератора прямоугольных импульсов, который можно использовать для проверки различной аппаратуры. При отсутствии кварцевого резонатора вместо него можно использовать конденсатор емкостью ОТ.240 пФ до 1 мкФ. В этом случае генератор будет выдавать импульсы с частотой…

0 3768 0

Генератор импульсов треугольной и прямоугольной формы

Схема генератора импульсов треугольной и прямоугольной формы на микросхемах — операционных усилителях. Используя ОУ, можно собрать достаточно стабильный генератор импульсов треугольной и прямоугольной формы. Генератор состоит из интегратора, инвертора и компаратора. Интегратор представляет собой усилитель на ОУ А1, в цепь обратной связи которого включены …

0 3641 0

Простой генераторт качающейся частоты на микросхеме К176ЛА7 (ГКЧ)

Схема генератора качающейся частоты, предназначен для проверки и настройки трактов ПЧ радиоэлектронной аппаратуры. Прибор состоит из высокочастотного генератора (инвертор D1.4), эмиттерного повторителя (транзистор V6), низкочастотного генератора (транзистор V1 и элементы D1.7, D1.2) и формирователя синхронизирующих …

0 4868 0

Транзисторный генератор прямоугольных импульсов с перестройкой

Перестраиваемый генератор прямоугольных импульсов состоит из мультивибратора на транзисторах V2, V6 и V3, V4 с перестраиваемой частотой следования и изменяемой скважностью импульсов и двух ключевых каскадов на транзисторах V1 и V5. Порог срабатывания ключевых каскадов определяется …

1 3952 1

Генератор секундных импульсов на ОУ и транзисторах

Генератор секундных импульсов при своей простоте обладает относительно высокой стабильностью. Нестабильность частоты при температуре 20 +/- 5 °С не превышает (1… 1,5) * 10^-4, что обеспечивает средний суточный уход электронных часов не более …

0 3001 0

Генератор тактовых импульсов длительностью 10 мкс

РадиоКот :: Простой аналоговый функциональный генератор (0,1 Гц

РадиоКот >Схемы >Аналоговые схемы >Генераторы >

Простой аналоговый функциональный генератор (0,1 Гц — 8 МГц)

           Лет 10-15 назад у радиолюбителей заслуженной популярностью пользовалась микросхема MAX038, на основе которой можно было собрать несложный функциональный генератор, перекрывающий полосу частот 0,1 Гц – 20 МГц. Правда цена микросхемы сильно кусалась, а в последнее время достать MAX038 стало практически невозможно. Такая вот странная политика у производителя. Появившиеся клоны MAX038 имеют по сравнению с ней весьма скромные параметры. Так, у ICL8038 максимальная рабочая частота составляет 300 кГц, а у XR2206 – 1 МГц. Встречающиеся в радиолюбительской литературе схемы простых аналоговых функциональных генераторов также имеют максимальную частоту в несколько десятков, и очень редко, сотен кГц.

            Поэтому в своё время автором для настройки разнообразных схем был разработан и изготовлен аналоговый функциональный генератор, формирующий сигналы синусоидальной, прямоугольной, треугольной формы и работающий в диапазоне частот от 0,1 Гц до 8 МГц.

Вид спереди:

 

Вид сзади:

 

 

Генератор имеет следующие параметры:

            амплитуда выходных сигналов:

              синусоидальный……………………………1,4 В;

              прямоугольный……………………………..2,0 В;

              треугольный…………………………………2,0 В;

            диапазоны частот:

               0,1…1 Гц;

               1…10 Гц;

               10…100 Гц;

               100…1000 Гц;

               1…10 кГц;

               10…100 кГц;

               100…1000 кГц;

               1…10 МГц;

           напряжение питание………………………….220 В, 50 Гц.

 

           За основу разработанной схемы функционального генератора, приведенной ниже, была взята схема из [1]:

 

 

           Генератор выполнен по классической схеме: интегратор + компаратор, только собран на высокочастотных компонентах.

           Интегратор собран на ОУ DA1 AD8038AR, имеющем полосу пропускания 350 МГц и скорость нарастания выходного напряжения 425 В/мкс. На DD1.1, DD1.2 выполнен компаратор. Прямоугольные импульсы с выхода компаратора (выв. 6 DD1.2) поступают на инвертирующий вход интегратора. На VT1 выполнен эмиттерный повторитель, с которого снимаются импульсы треугольной формы, управляющие компаратором. Переключателем SA1 выбирают требуемый диапазон частот, потенциометр R1 служит для  плавной регулировки частоты. Подстроечным резистором R15 устанавливается режим работы генератора и регулируется амплитуда треугольного напряжения. Подстроечным резистором R17 регулируется постоянная составляющая треугольного напряжения. С эмиттера VT1 напряжение треугольной формы поступает на переключатель SA2 и на   формирователь синусоидального напряжения, выполненный на VT2, VD1, VD2. Подстроечным резистором R6 выставляются минимальные искажения синусоиды, а подстроечным резистором R12 регулируется симметрия синусоидального напряжения. С целью уменьшения коэффициента гармоник верхушки треугольного сигнала ограничиваются цепями VD3, R9, C14, C16 и VD4, R10, C15, C17. С буфера DD1.4 снимаются импульсы прямоугольной формы. Сигнал, выбранный переключателем SA2, подаётся на потенциометр R19 (амплитуда), а с него — на выходной усилитель DA5, выполненный на  AD8038AR. На элементах R24, R25, SA3 выполнен выходной аттенюатор напряжения  1:1 / 1:10.

           Для питания генератора использован классический трансформаторный источник с линейными стабилизаторами, формирующими напряжения +5В, ±6В и ±3 В.

 

           Для индикации частоты генератора была использована часть схемы от уже готового частотомера, взятая из [2]:

 

           На транзисторе VT3 выполнен усилитель-формирователь прямоугольных импульсов, с выхода которого сигнал поступает на вход микроконтроллера DD2 PIC16F84A. МК тактируется от кварцевого резонатора ZQ1 на 4 МГц. Кнопкой SB1 выбирается по кольцу цена младшего разряда 10, 1 или 0.1 Гц и соответствующее время измерения 0.1, 1 и 10 сек. В качестве индикатора использован Wh2602D-TMI-CT с белыми символами на синем фоне. Правда угол обзора у этого индикатора оказался 6:00, что не соответствовало его установке в корпус с углом обзора 12:00. Но эта неприятность была устранена, как будет описано ниже. Резистор R31 задаёт ток подсветки, а резистором R28 регулируется оптимальная контрастность. Следует отметить, что программа для МК была написана автором [2] для индикаторов типа DV-16210, DV-16230, DV-16236, DV-16244, DV-16252 фирмы DataVision, у которых процедура начальной инициализации по-видимому не подходит к  индикаторам Wh2602 фирмы WinStar. В результате после сборки частотомера на индикатор ничего не выводилось. Других малогабаритных индикаторов в продаже на тот момент не было, поэтому пришлось вносить изменения в исходник программы частотомера. Попутно в ходе экспериментов была выявлена такая комбинация в процедуре инициализации, при которой двухстрочный дисплей с углом обзора 6:00 становился однострочным, причём достаточно комфортно читаемым при угле обзора 12:00. Выводимые в нижней строке надписи-подсказки о режиме работы частотомера стали не видны, но они особо и не нужны, т.к. дополнительные функции этого частотомера не использованы.

           Конструктивно функциональный генератор выполнен на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 110х133 мм, разработанной под стандартный пластиковый корпус Z4. Индикатор установлен на палате вертикально на двух уголках. С основной платой он соединён при помощи шлейфа с разъёмом под IDC-16. Для соединения высокочастотных цепей в схеме использован тонкий экранированный кабель. Вот фото генератора со снятой верхней крышкой корпуса:

 

           Перечень элементов и чертёж платы в Layout5 прилагаются.

           После первого включения генератора необходимо проконтролировать питающие напряжения, а также установить подстроечным резистором R29 напряжение -3В на выходе DA7 LM337L. Резистором R28 устанавливается оптимальная контрастность индикатора. Для настройки генератора необходимо подключить осциллограф к его выходу, переключатель SA3 установить в положение 1:1, SA2 —  в положение, соответствующее напряжению треугольной формы, SA1 – в положение 100…1000 Гц. Резистором R15 добиваются устойчивой генерации сигнала. Переместив движок резистора R1 в нижнее по схеме положение, подстроечным резистором R17 добиваются симметричности треугольного сигнала относительно нуля. Далее переключатель SA2 необходимо перевести в положение, соответствующее синусоидальной форме выходного сигнала, и подстроечными резисторами R12 и R6 добиться соответственно симметричности и минимальных искажений синусоиды.

           Вот что получилось в итоге:

Меандр 1 Мгц:

 

Меандр 4 Мгц:

 

Треугольник 1 Мгц:

 

Треугольник 4 Мгц:

 

Синус 8 Мгц:

 

            Следует отметить, что на частотах свыше 4 Мгц на треугольном и прямоугольном сигналах начинают наблюдаться искажения, связанные с недостаточной полосой пропускания выходного усилителя. При желании этот недостаток можно легко устранить, если перенести усилитель выходного каскада DA5 в цепь от истока VT2 к SA2, т.е. использовать его как усилитель синусоидального сигнала, а вместо выходного усилителя применить повторитель на ещё одном ОУ AD8038AR, пересчитав соответственно сопротивления делителей треугольного (R18, R36) и прямоугольного (R21, R35) сигналов  на меньший коэффициент деления.

 

    Литература:

    1) Широкодиапазонный функциональный генератор. А.Ишутинов. Радио №1/1987г.

    2) Экономичный многофункциональный частотомер. А.Шарыпов. Радио №10-2002.

Файлы:
Плата в Layout, перечень элементов, прошивка, исходник, наклейки

Все вопросы в Форум.

---

Как вам эта статья?	Заработало ли это устройство у вас?

Схемы простых генераторов низкой частоты

Генераторы низкой частоты (ГНЧ) используют для получения незатухающих периодических колебаний электрического тока в диапазоне частот от долей Гц до десятков кГц. Такие генераторы, как правило, представляют собой усилители, охваченные положительной обратной связью (рис. 11.7,11.8) через фазосдви-гающие цепочки. Для осуществления этой связи и для возбуждения генератора необходимы следующие условия: сигнал с выхода усилителя должен поступать на вход со сдвигом по фазе 360 градусов (или кратном ему, т.е. О, 720, 1080 и т.д. градусов), а сам усилитель должен иметь некоторый запас коэффициента усиления, KycMIN. Поскольку условие оптимального сдвига фаз для возникновения генерации может выполняться только на одной частоте, именно на этой частоте и возбуждается усилитель с положительной обратной связью.

Рис. 11.1

 

Рис. 11.2

Для сдвига сигнала по фазе используют RC- и LC-цепи, кроме того, сам усилитель вносит в сигнал фазовый сдвиг. Для получения положительной обратной связи в генераторах (рис. 11.1, 11.7, 11.9) использован двойной Т-образный RC-мост; в генераторах (рис. 11.2, 11.8, 11.10) — мост Вина; в генераторах (рис. 11.3 — 11.6, 11.11 — 11.15) — фазосдвигающие RC-це-почки. В генераторах с RC-цепочками число звеньев может быть достаточно большим. На практике же для упрощения схемы число не превышает двух, трех.

Рис. 11.3

 

Рис. 11.4

 

Рис. 11.5

 

Рис. 11.6

Расчетные формулы и соотношения для определения основных характеристик RC-генераторов сигналов синусоидальной формы приведены в таблице 11.1. Для простоты расчета и упрощения подбора деталей использованы элементы с одинаковыми номиналами. Для вычисления частоты генерации (в Гц) в формулы подставляют значения сопротивлений, выраженные в Омах, емкостей — в Фарадах. Для примера, определим частоту генерации RC-генератора с использованием трехзвенной RC-це-пи положительной обратной связи (рис. 11.5). При R=8,2 кОм; С=5100 пФ (5,1х1СГ9 Ф) рабочая частота генератора будет равна 9326 Гц.

Таблица 11.1

Для того чтобы соотношение резистивно-емкостных элементов генераторов соответствовало расчетным значениям, крайне желательно, чтобы входные и выходные цепи усилителя, охваченного петлей положительной обратной связи, не шунтировали эти элементы, не влияли на их величину. В этой связи для построения генераторных схем целесообразно использовать каскады усиления, имеющие высокое входное и низкое выходное сопротивления.

На рис. 11.7, 11.9 приведены «теоретическая» и несложная практическая схемы генераторов с использованием двойного Т-моста в цепи положительной обратной связи.

Генераторы с мостом Вина показаны на рис. 11.8, 11.10 [Р 1/88-34]. В качестве УНЧ использован двухкаскадный усилитель. Амплитуду выходного сигнала можно регулировать потенциометром R6. Если требуется создать генератор с мостом Вина, перестраиваемый по частоте, последовательно с резисторами R1, R2 (рис. 11.2, 11.8) включают сдвоенный потенциометр. Частотой такого генератора можно также управлять, заменив конденсаторы С1 и С2 (рис. 11.2, 11.8) на сдвоенный конденсатор переменной емкости. Поскольку максимальная емкость такого конденсатора редко превышает 500 пФ, удается перестраивать частоту генерации только в области достаточно высоких частот (десятки, сотни кГц). Стабильность частоты генерации в этом диапазоне невысока.

Рис. 11.7

 

Рис. 11.8

На практике для изменения частоты генерации подобных устройств часто используют переключаемые наборы конденсаторов или резисторов, а во входных цепях применяют полевые транзисторы. Во всех приводимых схемах отсутствуют элементы стабилизации выходного напряжения (для упрощения), хотя для генераторов, работающих на одной частоте или в узком диапазоне ее перестройки, их использование не обязательно.

Схемы генераторов синусоидальных сигналов с использованием трехзвенных фазосдвигающих RC-цепочек (рис. 11.3)

Рис. 11.9

 

Рис. 11.10

показаны на рис. 11.11, 11.12. Генератор (рис. 11.11) работает на частоте 400 Гц [Р 4/80-43]. Каждый из элементов трехзвен-ной фазосдвигающей RC-цепочки вносит фазовый сдвиг на 60 градусов, при четырехзвенной — 45 градусов. Однокаскадный усилитель (рис. 11.12), выполненный по схеме с общим эмиттером, вносит необходимый для возникновения генерации фазовый сдвиг на 180 градусов. Заметим, что генератор по схеме на рис. 11.12 работоспособен при использовании транзистора с высоким коэффициентом передачи по току (обычно свыше 45…60). При значительном снижении напряжения питания и неоптимальном выборе элементов для задания режима транзистора по постоянному току генерация сорвется.

Рис. 11.11

 

Рис. 11.12

 

Рис. 11.13

Звуковые генераторы (рис. 11.13 — 11.15) близки по построению к генераторам с фазосдвигающими RC-цепочками [Рл 10/96-27]. Однако за счет использования индуктивности (телефонный капсюль ТК-67 или ТМ-2В) вместо одного из ре-зистивных элементов фазосдвигающей цепочки, они работают с меньшим числом элементов и в большем диапазоне изменения напряжения питания.

Сигнал-генератор 80 — 900 MHz

Лаборатория радиолюбителя своими руками

О проекте

При настройке приемников (да и многих других устройств) часто требуется источник сигнала с требуемой и заранее известной частотой, часто для этого используется сигнал вещательных радиостанций, естественно это не совсем удобно. Желание купить сигнал-генератор было убито слишком большой ценой, и тогда возникла идея сделать такой генератор сигналов своими руками. В интернете встретилась страничка с сигнал-генератором из тв-тюнера (из телевизионного селектора каналов), к сожалению ни схемы, ни подробного описания там нет. Эксперименты с селекторами каналов фирмы SELTEKA подвигли на изготовление подобного устройства, получилось легко и очень быстро — генератор был сделан за 2 дня.

Основные характеристики сигнал-генератора

Диапазон частот		80 МГц — 900 МГц
Шаг перестройки по частоте		50кГц 100кГц 250кГц 500кГц
Режим модуляции		Без модуляции, AM, NFM, WFM
Количество фиксированных частот		16
Напряжение питания		7В — 9В
Потребляемый ток		120 мА

Конструкция

Внешний вид генератора:

Генератор размещен в пластмассовом корпусе G738 из магазина «Чип и Дип».

Вид без верхней крышки:

Конструктивно генератор как и приемник P-45 сделан на одной плате размером 100мм X 115мм из фольгинированного с двух сторон стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Печатная плата изготовлена методом «лазерного принтера и утюга».

• Файл с рисунком печатной платы для программы Sprint Layout 3.0

Травится только одна сторона платы — нижняя (сторона SMD деталей). Фольга с верхней стороны предстовляет собой сплошную «землю», которая в нескольких местах с помощью перемычек соединяется с «землеными» проводниками другой стороны (эти места отмечены красными кружочками). Отверстия для «нормальных» деталей со стороны сплошной «земли» зенкуются сверлом 2,5 мм или 3,0 мм.

Вид со стороны SMD элементов:

Большинство деталей используемых в генераторе — SMD элементы (элементы для поверхностного монтажа)

Схема генератора

В принципиальной схеме могут быть неточности — она «срисовывалась» с работающего прибора, соответственно в файле с рисунком платы ошибок нет (одна была — исправлена, это про проводок на фото).

Доработка селектора KS-H-132

Собственно именно доработка селектора каналов KS-H-132 от SELTEKA и превращает его в генератор.
Самое сложное в этом деле — это открыть корпус KS-H-132 , потому как он запаян, причем запаяны обе крышки. Если будете вскрывать — имейте ввиду что без паяльника в 60 — 100 ватт не обойтись (при вскрытии этого экземпляра использовался 100 ватный), и учтите там где всего одна пайка — это крышка со стороны катушек, а где их немеряно — это сторона печати и SMD деталей, и надо быть осторожным чтобы все это хозяйство не повредить.

Вид со стороны катушек:

Здесь надо удалить две катушки — их бывшие места отмечены красными «завитушками».

Вид со стороны SMD деталей и сделанными доработками:

С этой стороны удаляем несколько SMD деталей — эти места отмечены красными прямоугольниками, затем надо резрезать три проводника — место отмечено белым кружком и стрелкой. Затем припаять проводок — соединить выход генератора с буферным каскадом (он-же модулятор AM и регулятор уровня сигнала на выходе). И подать питание на этот самый буферный каскад с помощью сопротивления 47 ом — 75 ом … (помечен белой стрелкой) Последнее — проводок который соединит выход буфера с выходным разъемом (а раньше он был входным), места пайки помечены белыми стрелками. Этот проводок проходит со стороны катушек.

Возможно предложенная доработка не самая совершенная — есть поле для творчества.

Детали

Основная деталь устройства — селектор каналов KS-H-132 , — для того чтобы селектор каналов превратить в генератор необходимо чтобы он был сделан с использованием двух микросхем, одна - это смеситель/гетеродин (TDA5736), вторая — синтезатор частоты (TSA5522). Селекторы KS-H-144 , KS-H-146 , KS-H-148 - для этой цели не годятся. К сожалению корпус KS-H-132 (как уже сказано выше) запаян, что существенно усложняет доработку, если уважаемой публике известны аналогичные селекторы, но с легко снимаемыми крышками — просьба сообщить на адрес p-45(собака)mail.ru .

В качестве управляющего микроконтроллера используется PIC16F630 или PIC16F676 фирмы MICROCHIP , последний отличается тем что имеет 5-канальный аналого-цифровой преобразователь на борту (в данной конструкции не используется).

• Файл с прошивкой для сигнал генератора.

Простые генераторы частоты 50-120Hz на микросхемах CD4060

Существует аппаратура и приборы, не только питающиеся от электросети, но и вкоторых электросеть служит источником таковых импульсов, необходимых для работы схемы прибора. При питании таких приборов от электросети с другой частотой или от автономного источника возникает проблема с тем, откуда взять тактовую частоту.

Тактовая частота в таких приборах обычно либо равна частоте сети (60 или 50 Гц) либо равна удвоенной частоте сети, когда в схеме прибора источником тактовых импульсов служит схема на основе мостового выпрямителя без сглаживающего конденсатора.

Ниже приводится четыре схемы генераторов импульсов частот 50 Гц, 60 Гц, 100 Гц и 120 Гц, построенных на основе микросхемы CD4060B и часового кварцевого резонатора на 32768 Гц.

Схема генератора на 50 Гц

Рис. 1. Принципиальная схема генератора сигнала частотой 50 Гц.

На рисунке 1 показана схема генератора частоты 50 Гц. Частота стабилизирована кварцевым резонатором Q1 на 32768 Гц, с его выхода внутри микросхемы D1 импульсы поступают на двоичный счетчик. Коэффициент деления частоты задан диодами VD1-VD3 и резистором R1, которые обнуляют счетчик каждый раз, когда его состояние достигает 656. При этом, 32768 / 656 = 49,9512195.

Это не совсем 50 Гц, но очень близко. К тому же, подбором емкостей конденсаторов С1 и С2 можно немного изменить частоту кварцевого генератора и получить результат более близкий к 50 Гц.

Схема генератора на 60 Гц

На рисунке 2 показана схема генератора частоты 60 Гц. Частота стабилизирована кварцевым резонатором Q1 на 32768 Гц, с его выхода внутри микросхемы D1 импульсы поступают на двоичный счетчик.

Рис. 2. Принципиальная схема генератора сигнала частотой 60 Гц.

Коэффициент деления частоты задан диодами VD1-VD2 и резистором R1, которые обнуляют счетчик каждый раз, когда его состояние достигает 544. При этом, 32768 / 544 = 60,2352941. Это не совсем 60 Гц, но близко.

К тому же, подбором емкостей конденсаторов С1 и С2 можно немного изменить частоту кварцевого генератора и получить результат более близкий к 60 Гц.

Схема генератора на 100 Гц

На рисунке 3 показана схема генератора частоты 100 Гц. Частота стабилизирована кварцевым резонатором Q1 на 32768 Гц, с его выхода внутри микросхемы D1 импульсы поступают на двоичный счетчик. Коэффициент деления частоты задан диодами VD1-VD3 и резистором R1, которые обнуляют счетчик каждый раз, когда его состояние достигает 328. При этом, 32768 / 328 = 99,902439.

Рис. 3. Принципиальная схема генератора сигнала частотой 100 Гц.

Это не совсем 100 Гц, но близко. К тому же, подбором емкостей конденсаторов С1 и С2 можно немного изменить частоту кварцевого генератора и получить результат более близкий к 100 Гц.

Генератор на 120 Гц

На рисунке 4 показана схема генератора частоты 120 Гц. Частота стабилизирована кварцевым резонатором Q1 на 32768 Гц, с его выхода внутри микросхемы D1 импульсы поступают на двоичный счетчик. Коэффициент деления частоты задан диодами VD1-VD2 и резистором R1, которые обнуляют счетчик каждый раз, когда его состояние достигает 272. При этом, 32768 / 272 = 120,470588.

Это не совсем 120 Гц, но близко. К тому же, подбором емкостей конденсаторов С1 и С2 можно немного изменить частоту кварцевого генератора и получить результат более близкий к 120 Гц.

Рис. 4. Принципиальная схема генератора сигнала частотой 120 Гц.

Напряжение источника питания может быть от 3 до 15V, в зависимости от напряжения питания схемы, вернее, от необходимой величины логического уровня. Выходные импульсы во всех схемах несимметричные, это нужно учитывать при конкретном их применении.

Формирователь импульсов с периодом в одну минуту

На рисунке 5 показана схема формирователя импульсов с периодом в одну минуту, например, для элетронных цифровых часов. На вход поступает сигнал частотой 50 Гц от электросети через трансформатор, делитель напряжения или оптопару, или от другого источника частоты 50 Гц.

Резисторы R1 и R2 вместе с инверторами микросхемы D1, предназначенными для схемы тактового генератора, образуют триггер Шмитта, поэтому за форму входного сигнала можно не беспокоиться, это может быть и синусоида.

Рис.5. Схема формирователя импульсов с периодом в одну минуту.

Диодами VD1-VD7 коэффициент деления счетчика ограничен значением 2048+512+256+128+32+16+8=3000, что при входной частоте 50 Гц на выводе 1 микросхемы дает импульсы с периодом в одну минуту.

Дополнительно с вывода 4 можно снимать импульсы частотой 0,781 Гц, например, для установки счетчиков часов и минут на текущее время. Напряжение источника питания может быть от 3 до 15V, в зависимости от напряжения питания схемы электронных часов, вернее, от необходимой величины логического уровня.

Снегирев И. РК-11-16.

Схема генератора прямоугольных импульсов

с использованием 4047 IC

В этом руководстве мы собираемся показать вам, как генерировать прямоугольные волны малой мощности с помощью IC 4047, , мы также подтвердим выходной сигнал с помощью осциллографа . В нестабильном режиме форма выходного сигнала 4047 IC колеблется между высоким и низким логическими уровнями, что идентично прямоугольной форме волны. Для генерации прямоугольной волны требуется всего несколько резисторов и конденсаторов, добавляемых извне. Его можно использовать как тактовый импульс для некоторых ИС, которым для работы нужен тактовый импульс.Эта прямоугольная волна может быть преобразована в синусоидальную волну, добавив еще несколько резисторов и конденсаторов.

Необходимые материалы

• IC 4047
• Осциллограф
• Значение потенциометра (1 МОм)
• Номинал резистора (1 кОм и 200 Ом)
• Емкость конденсатора (0,001 мкФ и 0,1 мкФ)
• Соединительные провода и щупы
• Питание 12В

Принципиальная схема

Схема для этого генератора прямоугольных импульсов приведена выше.Вы можете изменять частоту прямоугольной волны, перемещая потенциометр, или вы можете использовать резистор и конденсатор разного номинала для изменения выходной частоты.

Примечание: минимальное значение R: 10 кОм

Максимальное значение R: 1 МОм

Минимальное значение C для нестабильного режима: 100 пФ

Минимальное значение C для моностабильного режима: 1000 пФ

Прежде чем вдаваться в подробности, следует узнать об IC 4047.

IC 4047

Микросхема 4047 — одна из популярных микросхем с низким энергопотреблением. Он обеспечивает как моностабильную (однократную), так и нестабильную (автономную) работу. Он имеет широкий диапазон входного напряжения (от 3 до 18 В) и входной постоянный ток до ± 10 мА с диапазоном высоких рабочих температур от -55 ° C до + 125 ° C. Здесь мы используем ИС для генерации прямоугольной и синусоидальной волны, для этого нам просто нужно немного резистора и конденсатора. Вы можете использовать ИС для генерации тактовых импульсов для различных приложений.Эта ИС в основном используется в цепи инвертора для генерации переменного тока из постоянного тока.

Применение этой ИС: частотные дискриминаторы, схемы синхронизации, приложения с временной задержкой, обнаружение огибающей, умножение частоты и деление частоты.

Схема контактов IC 4047

Контакт конфигурация IC 4047

Контактный №	Имя контакта	Описание
1	С	Используется для подключения внешнего конденсатора
2	R	Используется для подключения внешнего резистора
3	RCC	Общий вывод для подключения к нему резистора и конденсатора
4	AST ’ (нестабильный стержень)	Низкий при использовании в нестабильном режиме
5	АСТ	Высокий при использовании в нестабильном режиме
6	-Триггер	При использовании в моностабильном режиме мы даем переход с высокого на низкий на этот вывод
7	Vss	Вывод заземления микросхемы
8	+ триггер	При использовании в моностабильном режиме мы даем переход от низкого уровня к высокому на этот вывод
9	ВНЕШНИЙ СБРОС	Это внешний вывод сброса.Подавая высокий импульс на этот вывод, он сбрасывает выход Q на низкий, а Q ’на высокий
10	квартал	Дать нормально высокий выход
11	Q ’	Обратный выход вывода 10, означает низкий выход
12	Ретриггер	Используется в моностабильном режиме для одновременного перезапуска + триггера и -триггера.
13	Выход OSC	Дает колебательный выход
14	Vdd	Положительный входной контакт IC

Работа схемы для генерации прямоугольной волны

Мы можем поставить на ИС диапазон входного напряжения от 3 до 15 В.В нашей схеме мы даем 12v . Резистор и конденсатор подключены извне к контакту 2 и замкнуты на контакт 3. Комбинация резистора и конденсатора (RC) генерирует выходной сигнал с определенной частотой. Выходной сигнал прямоугольной формы берется из PIN 10 последовательно с резистором 200 Ом.

Формула для определения значения частоты прямоугольной волны приведена ниже:

f = 1 / 8.8RC

Пример: для математического расчета частоты сигнала, показанного на рисунке

Здесь потенциометр находится на прибл.7-8%, а значение C составляет 0,001 мкФ.

Итак, частота: f = 1 / 8,8 * 70,000 * 0,001 * 10 ^-6

f = 1623,37 или 1,6 кГц (прибл.)

По той же формуле можно найти значение RC, если частота известна.

Недостатком 4047 IC является то, что мы не можем регулировать рабочий цикл, и выход этой IC имеет постоянный рабочий цикл 50%. А для управления частотой мы используем для изменения значений R и C в цепи.

Меандр, генерируемый этой схемой, можно легко преобразовать в синусоидальную волну с помощью нескольких резисторов и конденсаторов.

Преобразователь прямоугольной формы в синусоидальную

Эта схема является модификацией указанной выше схемы для получения синусоидальной волны из прямоугольной волны. Для преобразования прямоугольной волны в синусоидальную волну нам нужно добавить несколько резисторов и конденсаторов, как показано на принципиальной схеме ниже:

Сделав эту небольшую модификацию, мы можем преобразовать прямоугольную волну в синусоидальную волну.

,

Как измерить значение индуктора или конденсатора с помощью осциллографа — метод резонансной частоты

Резисторы, индукторы и конденсаторы являются наиболее часто используемыми пассивными компонентами почти во всех электронных схемах. Из этих трех номиналы резисторов и конденсаторов обычно указываются сверху либо в виде цветового кода резистора, либо в виде числовой маркировки. Также сопротивление и емкость можно измерить с помощью обычного мультиметра. Но большинство индукторов, особенно с ферритовым и воздушным сердечником, почему-то не имеют какой-либо маркировки.Это становится довольно раздражающим, когда вам нужно выбрать правильное значение индуктивности для вашей схемы или вы восстановили его со старой электронной печатной платы и захотели узнать его стоимость.

Прямым решением этой проблемы является использование измерителя LCR, который может измерять значение катушки индуктивности, конденсатора или резистора и отображать его напрямую. Но не у всех есть измеритель LCR под рукой, поэтому в этой статье мы узнаем , как использовать осциллограф для измерения значения индуктивности или конденсатора , используя простую схему и простые вычисления.Конечно, если вам нужен более быстрый и надежный способ сделать это, вы также можете создать свой собственный LC-метр, который использует ту же технику вместе с дополнительным MCU для считывания отображаемого значения.

Необходимые материалы

• Осциллограф
• Генератор сигналов или простой ШИМ-сигнал от Arduino или другого MCU
• Диод
• Известный конденсатор (0,1 мкФ, 0,01 мкФ, 1 мкФ)
• Резистор (560 Ом)
• Калькулятор

Чтобы измерить значение неизвестной катушки индуктивности или конденсатора, нам нужно построить простую схему, называемую цепью резервуара.Эту схему также можно назвать схемой LC, резонансной схемой или настроенной схемой . Цепь с резервуаром — это цепь, в которой индуктор и конденсатор будут подключены параллельно друг другу, и когда цепь запитана, напряжение и ток на ней будут резонировать на частоте, называемой резонансной частотой. Прежде чем двигаться дальше, давайте разберемся, как это происходит.

Как работает контур резервуара?

Как уже говорилось ранее, типичная баковая цепь просто состоит из параллельно соединенных индуктивности и конденсатора.Конденсатор — это устройство, состоящее всего из двух параллельных пластин, которое способно накапливать энергию в электрическом поле, а индуктор — это катушка, намотанная на магнитный материал, которая также способна накапливать энергию в магнитном поле.

Когда схема запитана, конденсатор заряжается, а затем, когда питание отключается, конденсатор отдает свою энергию в катушку индуктивности. К тому времени, когда конденсатор истощает свою энергию в катушке индуктивности, катушка индуктивности заряжается и будет использовать свою энергию, чтобы протолкнуть ток обратно в конденсатор с противоположной полярностью, чтобы конденсатор снова зарядился.Помните, что индукторы и конденсаторы меняют полярность при зарядке и разрядке. Таким образом, напряжение и ток будут колебаться взад и вперед, создавая резонанс, как показано на изображении GIF выше.

Но это не может произойти вечно, потому что каждый раз, когда конденсатор или индуктор заряжается и разряжается, некоторая энергия (напряжение) теряется из-за сопротивления провода или в виде магнитной энергии, и постепенно величина резонансной частоты будет исчезать, как показано на ниже формы волны.

Как только мы получим этот сигнал на нашем прицеле, мы можем измерить частоту этого сигнала, которая представляет собой не что иное, как резонансную частоту , тогда мы можем использовать приведенные ниже формулы для вычисления значения индуктора или конденсатора.

  FR = 1 / / 2π √LC 
 

В приведенных выше формулах F _R — это резонансная частота, и затем, если мы знаем значение конденсатора, мы можем вычислить значение индуктора, и аналогично мы знаем значение индуктора, мы можем вычислить значение конденсатора.

Установка для измерения индуктивности и емкости

Довольно теории, теперь давайте построим схему на макете. Здесь у меня есть индуктор, значение которого я должен узнать, используя известное значение индуктивности. Схема, которую я использую здесь, показана ниже

.

Конденсатор C1 и индуктор L1 образуют цепь резервуара, диод D1 используется для предотвращения попадания тока обратно в источник сигнала ШИМ, а резистор 560 Ом используется для ограничения тока через цепь.Здесь я использовал свой Arduino для генерации сигнала ШИМ с переменной частотой, вы можете использовать генератор функций, если он у вас есть, или просто использовать любой сигнал ШИМ. Прицел подключается через контур резервуара. Моя аппаратная установка выглядела как ниже , когда цепь была завершена. Вы также можете увидеть мой неизвестный индуктор с горячим сердечником здесь

Теперь включите схему, используя сигнал ШИМ, и посмотрите на резонансный сигнал на осциллографе.Вы можете попробовать изменить значение конденсатора, если вы не получаете четкого сигнала резонансной частоты, конденсатор обычно 0,1 мкФ должен работать для большинства катушек индуктивности , но вы также можете попробовать с более низкими значениями, такими как 0,01 мкФ. Как только вы получите резонансную частоту, она должна выглядеть примерно так.

Как измерить частоту резонанса с помощью осциллографа?

Для некоторых людей кривая будет выглядеть так, для других вам, возможно, придется немного подправить.Убедитесь, что зонд осциллографа установлен на 10x, так как нам нужен развязывающий конденсатор. Также установите временное деление на 20 мкс или меньше, а затем уменьшите величину до менее 1 В. Теперь попробуйте увеличить частоту сигнала ШИМ, если у вас нет генератора сигналов, попробуйте уменьшить значение конденсатора, пока не заметите резонансную частоту. Как только вы получите резонансную частоту, включите осциллограф в одну последовательность. режим, чтобы получить четкую форму волны, подобную показанной выше.

После получения сигнала мы должны измерить частоту этого сигнала .Как вы можете видеть, величина сигнала уменьшается с увеличением времени, поэтому мы можем выбрать любой полный цикл сигнала. У некоторых осциллографов может быть режим измерения, чтобы делать то же самое, но здесь я покажу вам, как использовать курсор. Поместите первую строку курсора в начало синусоидальной волны, а второй курсор — в конец синусоидальной волны, как показано ниже, чтобы измерить период частоты. В моем случае период времени был выделен на рисунке ниже . Моя область видимости также отображает частоту, но для целей обучения просто учитывайте период времени, вы также можете использовать линии графика и значение деления времени, чтобы найти период времени, если ваша область не отображает его.

Мы измерили только период времени сигнала, чтобы узнать частоту , мы можем просто использовать формулы

  F = 1 / T  

Таким образом, в нашем случае значение периода времени составляет 29,5 мкс, что составляет 29,5 × 10 ^-6 . Таким образом, значение частоты будет

.

  F = 1 / (29,5 × 10 -6 ) = 33,8 кГц  

Теперь у нас есть резонансная частота 33.8 × 10 ³ Гц и емкость конденсатора 0,1 мкФ, что составляет 0,1 × 10 ^-6 Ф, подставляя все это в формулы, получаем

  FR = 1 / 2π √LC 
  33,8 × 10  3  = 1 / 2π √L (0,1 x 10 -6 )  

Решая для L, получаем

  L = (1 / (2π x 33,8 x 10  3 )  2  / 0,1 × 10 -6  
  = 2,219 × 10 -4  
  = 221 × 10 -6  

  L ~ = 220 мкГн  

Таким образом, значение неизвестной индуктивности рассчитано как 220 мкГн, аналогично вы также можете рассчитать значение емкости конденсатора, используя известную индуктивность. Я также пробовал это с несколькими другими известными значениями индуктивности, и, похоже, они работают нормально. Вы также можете найти полную работу в видео, прикрепленном ниже .

Надеюсь, вы поняли статью и узнали что-то новое. Если у вас возникли проблемы с тем, чтобы заставить это работать на вас, оставьте свои вопросы в разделе комментариев или воспользуйтесь форумом для получения дополнительной технической помощи.

,Цепь генератора высокочастотных сигналов

В: Могу ли я заказать образец?

A: Да, заказ образцов приемлем.

Q: Каковы сроки выполнения заказа и отгрузка?

A: Образец заказа может быть доставлен в течение 3 рабочих дней со склада. Оптовый заказ может быть доставлен в течение

3-7 рабочих дней после полной оплаты.

В: Какие условия оплаты вы принимаете?

A: T / T, L / C, Paypal, Western Union, Money Gram, Escrow, O / A и страхование через Alibaba (кредитная карта

(Visa, Master), электронная проверка, TT)

Q: Принимаете ли вы OEM-заказ?

A: Да, OEM и ODM приемлемы.

Q: Сколько форм сигналов может выводить этот генератор сигналов режима?

A: Генератор функций серии DDS6600, DDS2800, JDS2900 может генерировать несколько сигналов, таких как

синусоидальная волна, прямоугольная волна, треугольная волна, пульсовая волна и 60 произвольных волн.

Q: Какая частота генератора сигналов?

A: Диапазон частот до 60 МГц, с регулировкой рабочего цикла, частотой развертки, частотой

Частота сигнала и функция счетчика, а также выходной сигнал, амплитуда и частота

могут отображаться одновременно.

В: Какова максимальная выходная частота синусоидальной волны?

A: Максимальная выходная частота синусоидальной волны может составлять 15 МГц, 30 МГц, 40 МГц, 50 МГц и 60 МГц.

В: Каково применение этой модели генератора сигналов?

A: Этот прибор широко используется на фабриках, школах, исследовательских институтах и ​​лабораториях.

.