Как работает генератор сигналов на ICL8038. Какие формы сигналов он генерирует. Каковы основные характеристики и диапазоны частот. Как собрать и настроить генератор своими руками. Какие компоненты потребуются для сборки.
Принцип работы генератора сигналов на ICL8038
Микросхема ICL8038 представляет собой высокостабильный генератор сигналов, способный формировать синусоидальные, треугольные и прямоугольные колебания в широком диапазоне частот. Основные особенности данной микросхемы:
- Генерация трех основных форм сигнала: синус, треугольник, прямоугольник
- Диапазон частот от 0,001 Гц до 300 кГц
- Низкие искажения синусоидального сигнала (менее 1%)
- Высокая температурная стабильность частоты (50 ppm/°C)
- Возможность регулировки частоты и скважности в широких пределах
- Напряжение питания от ±5В до ±15В
Принцип работы ICL8038 основан на заряде и разряде внешнего конденсатора постоянным током. Это обеспечивает формирование треугольного сигнала, который затем преобразуется в синусоидальный с помощью специальной схемы на транзисторах. Прямоугольный сигнал формируется с помощью компаратора.
Формы генерируемых сигналов
Генератор на ICL8038 формирует три основных типа сигналов:
- Синусоидальный — плавно изменяющийся сигнал, описываемый функцией синуса. Амплитуда около 0,22*Vcc.
- Треугольный — сигнал в виде равнобедренного треугольника. Амплитуда около 0,33*Vcc.
- Прямоугольный — меандр с регулируемой скважностью. Амплитуда около 0,9*Vcc.
Форма сигналов на выходе генератора достаточно качественная для большинства применений. Коэффициент нелинейных искажений синусоиды не превышает 1% на частотах до 100 кГц.
Диапазоны частот и основные характеристики
Типичные диапазоны частот генератора на ICL8038:
- 0,1 — 1 Гц
- 1 — 10 Гц
- 10 — 100 Гц
- 100 — 1000 Гц
- 1 — 10 кГц
- 10 — 100 кГц
Максимальная частота генерации качественного сигнала составляет около 300 кГц. Выше этой частоты начинают проявляться искажения, особенно для синусоидального сигнала.
Основные характеристики генератора:
- Напряжение питания: ±5В — ±15В
- Температурный дрейф частоты: 50 ppm/°C
- Нестабильность частоты: 0,05% (тип.)
- Диапазон регулировки скважности: 2% — 98%
- КНИ синусоидального сигнала: < 1% (до 100 кГц)
Схема генератора сигналов на ICL8038
Типовая схема генератора на ICL8038 включает следующие основные элементы:
- Микросхема ICL8038
- Частотозадающие элементы (конденсатор и резисторы)
- Схема регулировки частоты
- Схема регулировки скважности
- Выходные буферные усилители
- Источник питания
Рассмотрим подробнее назначение основных элементов схемы:
- Конденсатор C1 и резисторы R1, R2 задают базовую частоту генерации. Частота обратно пропорциональна емкости C1.
- Потенциометр R3 позволяет плавно регулировать частоту в пределах выбранного диапазона.
- Потенциометр R4 регулирует скважность прямоугольного сигнала в пределах 2-98%.
- Резисторы R5, R6 и потенциометр R7 позволяют минимизировать искажения синусоидального сигнала.
- Операционные усилители DA2.1 и DA2.2 используются в качестве выходных буферов для синусоидального и треугольного сигналов.
Сборка генератора своими руками
Для сборки генератора сигналов на ICL8038 потребуются следующие компоненты:
- Микросхема ICL8038
- Операционный усилитель (например, TL072)
- Резисторы и конденсаторы согласно схеме
- Потенциометры для регулировок
- Печатная плата
- Источник двухполярного питания ±12В
Порядок сборки генератора:
- Изготовить печатную плату по предложенному рисунку
- Установить и припаять все компоненты согласно схеме
- Подключить питание и проверить работоспособность
- Настроить форму синусоидального сигнала с помощью осциллографа
- Откалибровать частоту с помощью частотомера
При правильной сборке генератор должен сразу заработать. Основная настройка заключается в регулировке формы синусоидального сигнала с помощью подстроечных резисторов.
Настройка и калибровка генератора
Для точной настройки генератора потребуется осциллограф и частотомер. Процесс настройки включает следующие этапы:
- Проверка работоспособности на всех диапазонах частот
- Настройка формы синусоидального сигнала
- Калибровка частоты генерации
- Проверка диапазона регулировки скважности
- Измерение выходных напряжений
Особое внимание следует уделить настройке формы синусоидального сигнала. С помощью подстроечных резисторов необходимо добиться минимальных искажений на всех частотных диапазонах. Контроль искажений производится визуально по осциллографу или с помощью измерителя нелинейных искажений.
Применение генератора сигналов
Генератор сигналов на ICL8038 может использоваться для различных целей:
- Настройка и проверка звуковой аппаратуры
- Тестирование усилителей и фильтров
- Калибровка измерительных приборов
- Модуляция в радиопередающих устройствах
- Учебные и демонстрационные цели
Благодаря широкому диапазону частот и возможности формирования трех видов сигналов, генератор на ICL8038 является универсальным прибором для радиолюбителей и разработчиков электронной аппаратуры.
Возможные улучшения конструкции
Базовую схему генератора на ICL8038 можно улучшить следующими способами:
- Добавление цифровой индикации частоты
- Расширение диапазона частот до 1 МГц
- Добавление аттенюатора для регулировки амплитуды
- Реализация свипирования частоты
- Добавление выхода TTL для прямоугольных импульсов
Эти доработки позволят получить более функциональный прибор, не уступающий по возможностям промышленным генераторам сигналов. При этом стоимость самодельного устройства будет в несколько раз ниже.
Все своими руками Генератор НЧ на МС ICL8038
В статье будет рассмотрена схема функционального генератора на основе микросхемы ICL8038, дан рисунок печатной платы данного генератора в формате Lay6. Схема генератора соответствует типовой схеме включения данной микросхемы и взята у одного из продавцов данными модулями с Алиэкспресс. Схема показана на рисунке 1.
Вообще модулей генераторов из Китая с применением данной схемы много, но мне потребовался генератор синусоидального сигнала с частотой 50 Гц. Поэтому я взял за основу самую простую, на мой взгляд, схему. Конечно, схема генератора на одну фиксированную частоту будет еще компактнее, но я ради интереса решил повторить полностью данную схему. Да, и рисунок печатной платы кому ни будь, может пригодиться.
Разъем для питания схемы я не применял, и транзистор вместо 2SC9013 поставил С945 с другой цоколевкой. На фото видно, что повернут. Как и следовало ожидать, прямоугольные импульсы были на вид очень подходящими, с крутыми фронтами и спадами.
Неплохо смотрелись и импульсы треугольной формы. Фото 1.
Вид треугольных импульсом можно изменять от равнобедренных до импульсов пилообразной формы со смещением вершины треугольника в ту или иную сторону при помощи триммера RP2. Правда, наклон вправо очень маленький. Фото 2.
Этим же подстроечным резистором регулируется и форма синусоидальных импульсов и этим же резистором регулируется скважность прямоугольных импульсов. А изменение формы импульсов ведет к изменению частоты их следования. Таким образом, без осциллографа и частотомера с таким генератором работать невозможно. Хотя для задающих генераторов импульсов определенной частоты и формы данная микросхема даже очень подойдет.
Из этой схемы видно, что коллектор транзистора Q23 (подчеркнут красным) через вывод 9 и резистор RP3 20кОм соединен с положительной шиной питания схемы (Рисунок 1).
И при нижнем положении движка подстроечного резистора RP3 его коллектор замыкается на плюс питания. Я это заметил, только сейчас, переделывать ничего не буду, но вам советую последовательно с триммером поставить ограничивающий резистор. А можно вообще не применять данную регулировку, заменив триммер постоянным резистором. На фото ниже изображена синусоида с частотой 50 Гц.
Заметно, что вершины синусоиды чуть заостренные. К сожалению, измерить нелинейные искажения и посмотреть спектр сигнала, возможности нет. Для улучшения формы сигнала синуса можно применить ФНЧ на ОУ или применить фильтры с переключаемыми конденсаторами. Но такие микросхемы дорогие. Для моей конструкции данная синусоида вполне устроит.
На этом все. Успехов и удачи. К.В.Ю.
Генератор_НЧ_на_МС_ICL8038 (1765 Загрузок)
Просмотров:7 687
Метки: генератор, МС ICL8038, низкой частоты
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР
В данной статье представлена разработка простого функционального генератора сигналов на основе специализированной микросхемы icl8038.
Основные параметры генератора
Рабочий диапазон частот перекрывается 6 поддиапазонами:
- 0,1…1 Гц
- 1…10 Гц
- 10…100 Гц
- 100…1000 Гц
- 1…10 кГц
- 10…100 кГц
Максимальное выходное напряжение перекрывается четырьмя поддиапазонами:
- 0…10 В
- 0…1 В
- 0…0,1 В
- 0…0,01 В
Форма сигналов может быть трех видов:
- синус
- треугольный
- прямоугольный
Регулировка коэффициента заполнения сигнала не мене +-30%. Искажения формы синусоидального сигнала не более 1%. Наличие выхода синхронизации амплитудой 5 В и скоростью нарастания фронтов не хуже 20 нс.
Принципиальная схема генератора
Принципиальная схема прибора состоит из четырех функциональных узлов: генератор, формирователь меандра и синхросигнала, схемы смещения уровней и выходного усилителя.
Рассмотрим каждый узел по отдельности.
На схеме выше представлен узел генератора. Он включает в себя непосредственно саму микросхему генератора, ее обвязку и пару локальных стабилизаторов напряжения. Здесь выбор конденсатора С2…С6 осуществляет переключение поддиапазона, резистором R3 производится плавная перестройка частоты в пределах поддиапазона. Подстроечными резисторами R1 и R2 обеспечивается регулировка верхнего и нижнего предела регулировки частот.
Резистор R4 позволяет в некоторых пределах регулировать скважность выходного сигнала, причем на больших частотах диапазон регулировки уменьшается. С регулировкой скважности связан еще один неприятный эффект, ее изменение приводит к уходу частоты генератора, который может составлять 15% в крайних положениях движка R4. Этот эффект удалось несколько снизить увеличением емкости частотозадающих конденсаторов С2…С6, изначально их номинал был кратен 1, в нынешней схеме он составляет 2,2. Еще большее увеличение этого номинала ограничено свойствами самой микросхемы – происходит срыв генерации при верхнем (по схеме) положении движка R3.
Резисторы R8 и R10 балансируют внутренний преобразователь треугольник-синус. Их подстройка позволяет получить минимальные гармонические искажения синусоидального сигнала. Применение отдельных микросхем стабилизаторов обусловлено невозможностью работы микросхемы при напряжении питания +-15 В, при котором происходил срыв генерации на максимальной частоте. Небольшой разбаланс напряжений в плечах питания никак не влияет на работоспособность генератора. С выхода микросхемы генератора прямоугольный сигнал подается на формирователь меандра и синхросигнала, а сигналы синуса и треугольника на схему смещения уровней.
Оба формирователя собраны на двух логических микросхемах 2И-НЕ. Применение не самых быстродействующих отечественных компонентов обусловлено разумной достаточностью и большими их залежей. Прямоугольный сигнал с генератора поступает на пару включенных последовательно инверторов DD1.1 и DD1.2, запитаных от двухполярного питания +-5 В. Тем самым на выходе получаем сигнал с крутыми фронтами амплитудой чуть менее 5 вольт симметричный относительно нуля.
Для точной подстройки симметрии напряжение отрицательного плеча питания сделано регулируемым. На второй микросхеме DD2.1 и DD2.2 собран формирователь синхросигнала. Она преобразует двухполярный сигнал +-5 В в однополярный. Транзисторы Т1 и Т2 применяются для умощнения выхода, полученный сигнал через резистор согласования R4 поступает на разъем «синхронизация» расположенный на передней панели прибора.
Схема смещения уровней предназначена для точной установки нуля и предварительного усиления сигналов треугольной и синусоидальной формы. Оба канала идентичны и построены на основе неинвертирующего усилителя, на который подается смещение через повторитель напряжения. Подобная схема включения пусть и не является самой оптимальной, однако позволяет получить требуемую полосу при сохранении высокого входного сопротивления при применении минимума деталей, и в данном применении вполне удачна. Так как амплитуда колебаний у треугольного сигнала выше, чем у синуса, усиление в этом канале ниже.
Регулировка выходного смещения осуществляется подстроечными резисторами R3 и R4. После усиления и масштабирования все три сигнала синус треугольный и меандр поступают на коммутатор, роль которого выполняет галетный переключатель, после чего сигнал подается на выходной усилитель мощности.
Усилитель мощности представляет инвертирующий на ОУ с двухтактным истоковым повторителем на полевых транзисторах с ограничением выходного тока. Отечественный ОУ применен не из патриотичных соображений, а по причине простой коррекции. При использовании других типов ОУ необходима настройка переходной характеристики усилителя при требуемой ширине полосы. Рабочая полоса частот усилителя составляет более мегагерца. Это необходимо для корректной передачи формы прямоугольного сигнала. Коррекция усилителя осуществляется подбором конденсаторов С2 и С3. Стабилитроны VD1 и VD2 задают ток покоя выходных транзисторов.
Транзисторы Т2 и Т3 образуют защиту выходного каскада по току, благодаря которому усилитель может работать на любую нагрузку, в том числе при коротком замыкании выхода.
Питающие напряжения +-15 В получают с помощью соответствующих стабилизаторов напряжения. Выходной каскад усилителя питается нестабилизированным напряжением от выпрямителя, для обеспечения полного размаха выходного напряжения. С выхода усилителя усиленный сигнал подается на лестничный аттенюатор, с которого поступает непосредственно на выходной разъем расположенный на передней панели прибора. Сетевой трансформатор и диодный мост на схеме не показаны.
На рисунках ниже представлены осциллограммы работы генератора при различных режимах работы.
Сигнал прямоугольной формы амплитуды 10 В и частотой 100 кГц.
Работа генератора в режиме ограничения выходного тока.
Фронт синхросигнала на согласованной нагрузке составляет порядка 20 нс.
АЧХ масштабирующего усилителя на NE5532. Подъем вероятно обусловлен работой на емкость кабеля. Метка соответствует частоте 1 МГц, размах по вертикале 1 дБ/клетка.
АЧХ выходного усилителя. Метки соответствует частотам 1 и 2 МГц, размах по вертикале 1 дБ/клетка.
Генератор собран на печатной плате из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита, верхний слой которого используется в качестве общего провода. Проводящий слой под сетевым трансформатором удален.
Контактные точки отмеченные красным припаиваются к верхнему земляному слою. Проводники отмеченные красным выпилены перемычками из изолированного провода.
Настройка генератора
Перед первым включением не устанавливается операционный усилитель в выходном усилителе, его выводы 3 и 6 на плате замыкаются перемычкой, стабилитроны VD1 и VD2 временно заменяются на переменные резисторы сопротивлением порядка килоома, которые устанавливаются в минимальное положение. Все движки подстроечных элементов устанавливают в среднее положение.
После включения выставляется примерно -5 В в плече питания формирователя меандра. Регулировкой переменных резисторов которые установлены на месте стабилитронов VD1 и VD2 производится установка тока покоя выходного каскада и нулевого напряжения на выходе усилителя.
Ток покоя контролируется на резисторах R8 R9. После чего полученные напряжения на резисторах измеряются вольтметром и на их место устанавливают стабилитроны с близкими рабочими напряжениями. Перемычка установленная на место ОУ удаляется и сам операционный усилитель устанавливается на место.
Ток покоя контролируется на резисторах R8 R9. После чего полученные напряжения на резисторах измеряются вольтметром и на их место устанавливают стабилитроны с близкими рабочими напряжениями. Перемычка установленная на место ОУ удаляется и сам операционный усилитель устанавливается на место.При минимальном положении регулятора громкости на выходе генератора должно быть напряжение близкое к нулю. Затем к выходу синхронизация подключается частотомер и производится укладка диапазонов подбором частотозадающих конденсаторов С2…С6 и подстройкой резисторов R1 и R2. Генератор переводится в режим генерации прямоугольного сигнала с частотой в пределах звукового диапазона, на выход подключается осциллограф, и производится регулировка напряжения отрицательного плеча формирователя резистором R3 до получения строго симметричных положительных и отрицательных полупериодов.
Далее выбрав синусоидальную форму сигнала, на выход подключается измеритель коэффициента нелинейных искажений и путем регулирования резисторов R8 и R10 производится подстройка формы синуса до получения минимальных возможных искажений.
При отсутствии измерителя КНИ настройка возможна путем визуального наблюдения сигнала на экране осциллографа.
После чего следует подстройка амплитуды выходных сигналов. На генераторе выставляется сигнал прямоугольной формы и максимальной выходной амплитуды и контролируя размах выходного сигнала по осциллографу производят подбор резистора R2 в выходном усилителе так, что бы амплитуда на выходе составляла 10 В. Затем форма сигнала переключается на следующую и производится подстройка выходной амплитуды по средствам подбора резисторов R7 и R8 в узле регулировки смещения. При каждом изменении этих резисторов необходимо подстраивать ноль на выходе резисторами R3 и R4. На этом настройку генератора можно считать законченной. Материал предоставил SecreTUseR.
Форум
|
Генератор на основе старого доброго интегрального генератора микросхем ICL8038, который выдает неплохие, как для любительских целей, очерченные сигналы. Эта схема была разработана немного иначе, чем предлагается в примечании ICL или других подобных схемах. Я протестировал кучу разных конфигураций с разными периферийными устройствами и выбрал лучшую, чтобы получить хорошую форму волны на частоте 400 кГц. От некоторых элементов избавился, добавил свои решения. Два чипа ICL, которые у меня есть, могут генерировать частоты до 420-430 кГц, и практически мы можем получать хорошие сигналы до этой частоты.
Каким-то образом качество других сигналов зависит от нагрузки на этот вывод. Подтягивающий резистор активируется только при переключении выхода на прямоугольную форму – тем же переключателем. Я избавился от рекомендованного в примечании горшка 10M, чтобы «улучшить» vaweforms. Как оказалось это только усугубляет их и добавляет характерный носик в верхней части верхней половины синуса.
3 с временем отклика 300 нс — так что прямоугольная волна приемлема на частоте 400 кГц, но было бы хорошо использовать еще более быструю модель компаратора.
Здесь потенциометр используется как источник напряжения сравнения для компаратора, установите его так, чтобы получить тот же сигнал, что и для ICL. Синусоидальный сигнал, поступающий от ICL, составляет 5,28 VPP, а треугольный — 7,9.2 VPP — так что разброс не такой уж и большой. Небольшое замечание: шкала потенциометра амплитуды может иметь только декоративную функцию, или вы можете согласовать ее только с одной функцией. Использование делителей R/R изрядно разрушает сигналы, так что выбор за вами.
LM358 даже не стоит заморачиваться. В этом случае я использовал операционный усилитель LM6172 (100 МГц и 3000 В/мкс), который отлично справляется со своей задачей — он передает форму прямоугольника точно так, как он получил его от компаратора, и позволяет полностью регулировать смещение постоянного тока и амплитуду. Первая половина этого ОУ работает как повторитель, так что вторая, работающая как усилитель, не будет нагружать своим входом сигнал ICL, потому что они очень «нежные». Поставляемый операционный усилитель +-12В позволяет регулировать амплитуду от 0В до 22В. Добавление регулирования смещения постоянного тока в схему таким образом, как это сделано здесь, имеет один недостаток — формы сигналов (особенно квадратные) будут иметь эффект разряженного конденсатора на очень низких частотах (ниже 100 Гц) — это смещение постоянного тока. конденсатор поддержки потенциометра регулировки. На схеме он отмечен как биполярный 10 мкФ, но лучше поставить больший, чтобы уменьшить этот эффект.
Показанная плата генератора позволяет подключить такой счетчик, подавая на него питание и сигнал на датчик. Этот сигнал снимается после переключателя формы сигнала и формируется во второй половине упомянутого выше компаратора и формирует сигнал прямоугольной формы с напряжением +-5В, нижняя половина которого затем отсекается диодом 1N4148 до уровня -0,7. V. Этот сигнал подается на счетчик, входной контакт AVR принимает такие сигналы.
Трансформатор напряжения должен иметь минимум 2×14 В, чтобы обеспечить правильную работу 7812 и 79.12 стабилизаторов.
Шкалы смещения, амплитуды и частоты довольно точны.
Обеспечьте минимальный сигнал 0В-3В – такой сигнал может быть измерен мультиметром. Сигнал может быть больше, он согласуется теми же элементами, которые его подстраивают на выходе компаратора. На графике во вложении показаны соединения переключателей, в данном случае я использовал два вращающихся, по 2 х 6 рядов. «Позолоченный» разъем RCA используется временно, потому что я заказал BNC, но они пришли с большой задержкой.
Этот LC-метр позволяет измерять невероятно малые индуктивности, что делает его идеальным инструментом для изготовления всех типов ВЧ-катушек и катушек индуктивности. LC Meter может измерять индуктивность от 10 нГн до 1000 нГн, 1 мкГн — 1000 мкГн, 1 мГн — 100 мГн и емкости от 0,1 пФ до 900 нФ. Схема включает автоматический выбор диапазона, а также переключатель сброса и обеспечивает очень точные и стабильные показания.
Это очень полезное стендовое испытательное оборудование для тестирования и определения частоты различных устройств с неизвестной частотой, таких как генераторы, радиоприемники, передатчики, генераторы функций, кристаллы и т. д.
Его можно подключить к любому источнику стереозвука, такому как iPod, компьютер, ноутбук, CD-плеер, Walkman, телевизор, спутниковый ресивер, кассетная дека или другая стереосистема для передачи стереозвука с превосходной четкостью по всему дому, офису, двору или лагерная площадка.
Он также анализирует характеристики транзистора, такие как напряжение и коэффициент усиления. Это незаменимый инструмент для устранения неполадок и ремонта электронного оборудования путем определения работоспособности и исправности электролитических конденсаторов. В отличие от других измерителей ESR, которые измеряют только значение ESR, этот измеряет значение ESR конденсатора, а также его емкость одновременно.
д. Усилитель для наушников достаточно мал, чтобы поместиться в жестяную коробку Altoids, а благодаря низкому энергопотреблению может питаться от одного 9батарея В.Функциональный генератор сигналов своими руками с использованием ICL8038
Фарва Навази
3011 просмотровВведение
Будучи студентом факультета электроники, вы, возможно, использовали генераторы функций в лабораториях колледжа или университета, но задумывались ли вы когда-нибудь сделать небольшой генератор функций своими руками дома? Если нет, то почему не сейчас? Давайте вместе с нами создадим функциональный генератор сигналов своими руками, используя ICL8038. В случае, если вы не знаете о генераторе функций; это часть электронного испытательного оборудования, которое генерирует и передает стандартные формы сигналов на тестируемое устройство, обычно синусоидальные и прямоугольные волны. Его можно использовать для проверки правильности работы электрооборудования или для проверки конструкции.
ICL8038 — это микросхема генератора функций, которая может генерировать такие формы сигналов, как треугольник, квадрат, синусоидальный, импульсный и пилообразный. Эти синусоидальные, квадратные и треугольные формы волны могут быть созданы одновременно. Возможно управление такими параметрами, как частота, рабочий цикл и искажение этих функций. Таким образом, это лучшая схема генератора функций для новичка
JLCPCB — передовая компания по производству и производству прототипов печатных плат в Китае, предоставляющая нам лучший сервис, который мы когда-либо получали (качество, цена, сервис и время).
2$ Прототип печатной платы
Hardware Components
The following components are required to make Function Generator Circuit
| S. No | Components | Value | Qty |
|---|---|---|---|
| 1. | IC | L8083 | 1 |
| 2. | Резисторы | 200, 10k, 33k, 100K | 1, 2, 4, 1 |
| 096 Потенциометр | 2K, 20K, 100K | 1, 1, 1 | |
| 4. | Ceramic Compacitors | 102, 103, 104 | 1, 1, 2 |
| 8 | 1, 1, 2 | ||
| 8 | 1, 1, 2 | ||
| 8 | 1, 1, 2 | ||
| 8 | 1, 1, 2 | ||
| 8 | 1. | 1 | |
| 6. | DC supply | 12V | 1 |
| 7. | Switch | 1 | |
| 8. | Electrolytic Capacitors | 100uf | 1 |
Распиновка микросхемы L8083
Для получения подробного описания распиновки, размеров и спецификаций загрузите техническое описание L8083
Цепь функционального генератора минимальное количество резистивных и емкостных компонентов, функциональный генератор ICL8038 может генерировать синусоидальные, треугольные и прямоугольные волны, а также частоту сигнала, рабочий цикл и синусоиду с регулируемыми искажениями.
