Схемы генератора: Схемы генераторов высокой частоты

Содержание

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 , 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 возбуждения показана на рис. 12.13 [Р 9/76-52; 3/77-53]. Импульсы ударного возбуждения подаются на колебательный контур L1C1 через диод VD1 от низкочастотного генератора, например, мультивибратора, или иного генератора прямоугольных импульсов (ГПИ), рассмотренных ранее в главах 7 и 8. Большим преимуществом генераторов ударного возбуждения является то, что они работают с использованием колебательных контуров практически любого вида и любой резонансной частоты.

Рис. 12.13

 

Рис. 12.14

Еще один вид генераторов — генераторы шума, схемы которых показаны на рис. 12.14 и 12.15.

Такие генераторы широко используют для настройки различных радиоэлектронных схем. Генерируемые такими устройствами сигналы занимают исключительно широкую полосу частот — от единиц Гц до сотен МГц. Для генерации шума используют обратносмещенные переходы полупроводниковых приборов, работающих в граничных условиях лавинного пробоя. Для этого могут быть использованы переходы транзисторов (рис. 12.14) [Рл 2/98-37] или стабилитроны (рис. 12.15) [Р 1/69-37]. Чтобы настроить режим, при котором напряжение генерируемых шумов максимально, регулируют рабочий ток через активный элемент (рис. 12.15).

Рис. 12.15

Отметим, что для генерации шума можно использовать и резисторы, совмещенные с многокаскадными усилителями низкой частоты, сверхрегенеративные приемники и др. элементы. Для получения максимальной амплитуды шумового напряжения необходим, как правило, индивидуальный подбор наиболее шумящего элемента.

Для того чтобы создать узкополосные генераторы шума, на выходе схемы генератора может быть включен LC- или RC-фильтр.


Литература: Шустов М. А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год

Схемы измерительных генераторов | Кое-что из радиотехники

  Генератор НЧ является одним из самых необходимых приборов в радиолюбительской лаборатории. С его помощью можно налаживать различные усилители, снимать АЧХ, проводить эксперименты

. Генератор НЧ может быть источником НЧ сигнала, необходимого для работы других приборов ( измерительных мостов, модуляторов и др. ).
Желательно чтобы генератор вырабатывал не только синусоидальное, но и прямоугольное напряжение, логического уровня, скважность и амплитуду которого можно регулировать.


Принципиальная схема генератора показана на Рис.1. Схема состоит из низкочастотного синусоидального генератора на операционном усилителе А1 и формирователя прямоугольных импульсов на микросхеме D1.

Схема синусоидального генератора

традиционная. Операционный усилитель, при помощи положительной обратной связи ( С1-С3, R3, R4, R5, C4-C6 ) выполненной по схеме моста Винна, приведён в режим генерации. Избыточная глубина положительной обратной связи, приводящая к искажению выходного синусоидального сигнала, компенсируется отрицательной ОС R1-R2. Причём R1 подстроечный, чтобы с его помощью можно было установить величину ОС такой, при которой на выходе операционного усилителя неискажённый синусоидальный сигнал наибольшей амплитуды.
Лампа накаливания включена на выходе ОУ в его цепи обратной связи. Вместе с резистором R16 лампа образует делитель напряжения, коэффициент деления которого зависит от протекающего через него тока ( лампа Н1 выполняет функции терморезистора, увеличивая своё сопротивление от нагрева, вызванного протекающим током ).

Частота устанавливается двумя органами управления, – переключателем S1 выбирают один из трёх поддиапазонов «20-200 Гц», «200-2000 Гц» и «2000-20000 Гц». Реально диапазоны немного шире и частично перекрывают друг друга. Плавная настройка частоты производится сдвоенным переменным резистором R5. Желательно чтобы резистор был с линейным законом изменения сопротивления. Сопротивления и законы изменения составных частей R5 должны быть строго одинаковыми, поэтому применение самодельных сдвоенных резисторов ( сделанных из двух одиночных ) недопусти

Схема подключения автомобильного генератора — На Колесах

Принцип работы и схема подключение генератора

Самая основная функция генератора

зарядка батареи аккумулятора и питание электрического оборудования двигателя.

Поэтому рассмотрим более подробнее схему генератора, как правильно его подключить, а также дадим несколько советов как проверить его своими руками.

Содержание:

Генератор – механизм, который превращает механическую энергию в электрическую. Генератор имеет вал, на который насажен шкив, через который и получает вращения от коленчатого вала двигателя.

Интерактивное изображение схемы генератора. Работает при наведении курсора мышки

Автомобильный генератор используют для питания электропотребителей, таких как: система зажигания, бортовой компьютер, автомобильная светотехника, система диагностики, а также есть возможность заряжать автомобильный аккумулятор.

Обратите внимание

Мощность генератора легкового автомобиля составляет приблизительно 1 кВт.

Автомобильные генераторы достаточно надежные в работе, потому что обеспечивают бесперебойную работу множеству приборов в автомобиле, а поэтому и требования к ним соответствующие.

Устройство генератора

Устройство автомобильного генератора подразумевает наличие собственного выпрямителя и регулирующей схемы.

Генерирующая часть генератора с помощью неподвижной обмотки (статора) вырабатывает трёхфазный переменный ток, который далее выпрямляется серией из шести больших диодов и уже постоянный ток заряжает аккумулятор.

Переменный ток индуцируется вращающимся магнитным полем обмотки (вокруг обмотки возбуждения или ротора). Далее ток через щётки и кольца скольжения подаётся на электронную схему.

Устройство генератора: 1.Гайка. 2.Шайба. 3.Шкив. 4.Передняя крышка. 5.Дистанционное кольцо. 6.Ротор. 7.Статор. 8.Задняя крышка. 9.Кожух. 10.Прокладка. 11.Защитная втулка. 12.Выпрямительный блок с конденсатором. 13.Щелкодержатель с регулятором напряжения.

Располагается генератор в передней части двигателя автомобиля и запускается с помощью коленчатого вала. Схема подключения и принцип работы генератора автомобиля одинаковый для любых автомобилей. Есть конечно некоторые отличия, но они, как правило, связаны с качеством изготовленного товара, мощностью и компоновкой узлов в моторе.

Во всех современных автомобилях устанавливают генераторные установки переменного тока, которые включают не только сам генератор, но и регулятор напряжения.

Регулятор равносильно распределяет силу тока в обмотке возбуждения, именно за счет этого и происходит колебание мощности самой генераторной установки в тот момент, когда напряжение на силовых клеммах выхода остается неизменным.

Важно

Новые автомобили чаще всего оборудованы электронным блоком на регуляторе напряжения, поэтому бортовой компьютер может контролировать величину нагрузки на генераторную установку. В свою очередь на гибридных автомобилях генератор выполняет работу стартер-генератора, аналогичная схема используется и в других конструкциях системы стоп-старт.

Схема подключения генератора ВАЗ 2110-2115

Схема подключения генератора переменного тока включает такие составляющие:

  1. Аккумулятор.
  2. Генератор.
  3. Блок предохранителя.
  4. Ключ зажигания.
  5. Приборная панель.
  6. Выпрямительный блок и добавочные диоды.

Принцип работы достаточно простой, при включении зажигания плюс через замок зажигание идет через блок предохранителей, лампочку, диодный мост и выходит через резистор на минус.

Когда лампочка на приборной панели загорелась, далее плюс идет на генератор (на обмотку возбуждения), далее в процессе запуска двигателя шкив начинает вращаться, также вращается якорь, за счет электромагнитной индукции вырабатывается электродвижущая сила и появляется переменный ток.

Наиболее опасным для генератора является замыкание пластин теплоотводов, соединенных с «массой» и выводом “+” генератора случайно попавшими между ними металлическими предметами или проводящими мостиками, образованными загрязнением.

Далее в выпрямительный блок через синусоиду в левое плечо диод пропускает плюс, а в правое минус. Добавочные диоды на лампочку отсекают минусы и получаются только плюсы, далее он идет на узел приборной панели, а диод, который там стоит он пропускает только минус, в итоге лампочка гаснет и плюс тогда идет через резистор и выходит на минус.

Принцип работы автомобильного генератора постоянного, можно объяснить так: через обмотку возбуждения начинает течь небольшой постоянный ток, который регулируется управляющим блоком и поддерживается им на уровне чуть больше 14 В.

Большинство генераторов в автомобиле способны вырабатывать как минимум 45 ампер.

Генератор работает на 3000 оборотах в минуту и выше — если посмотреть на соотношение размеров ремней вентиляторов для шкивов, то оно по отношению к частоте двигателя составит два или три к одному.

Во избежание этого пластины и другие части выпрямителя генераторов частично или полностью покрывают изоляционным слоем. В монолитную конструкцию выпрямительного блока теплоотводы объединяются в основном монтажными платами из изоляционного материала, армированными соединительными шинками.

Далее рассмотрим схему подключения автомобильного генератора на примере автомобиля ВАЗ-2107.

Схема подключения генератора на ВАЗ 2107

Схема зарядки ВАЗ 2107 зависит от того, какой применяется тип генератора. Чтобы подзарядить аккумуляторную батарею на таких авто, как: ВАЗ-2107, ВАЗ-2104, ВАЗ-2105, которые стоят на карбюраторном двигателе, будет необходим генератор типа Г-222 или его аналог с максимальным током отдачи в 55А. В свою очередь автомобили ВАЗ-2107 у которых инжекторный двигатель используют генератор 5142.

3771 или его прототип, который называется генератором повышенной энергии, с максимальным током отдачи 80-90А. Также можно устанавливать более мощные генераторы с током отдачи до 100А. Абсолютно во все виды генераторов переменного тока встраиваются выпрямительные блоки и регуляторы напряжения, они, как правило, изготовлены в одном корпусе со щетками либо съемные и крепятся на самом корпусе.

Схема зарядки ВАЗ 2107 имеет незначительные отличия в зависимости от года изготовления автомобиля.

Совет

Самым главным отличием есть наличие или отсутствие контрольной лампы зар

Лабораторный генератор ШИМ с широким диапазоном частот для проектирования высокочастотных импульсных стабилизаторов, преобразователей и испытания различных схем.

Лабораторный генератор ШИМ с широким диапазоном частот для проектирования высокочастотных импульсных стабилизаторов, преобразователей и испытания различных схем.

 

В наше время весь мир крутится вокруг широтно-импульсной модуляции (ШИМ), да что и говорить, даже день и ночь – и те подвластны ШИМу (зимой день короче чем ночь и наоборот J ). ШИМ сейчас используется везде, где только можно представить его применение: регуляторы, стабилизаторы, преобразователи, блоки питания и прочие устройства. Учитывая тенденцию увеличения мощности, неуклонного роста используемых частот в силовой и преобразовательной технике, а также уменьшению массо — габаритных показателей, я решил что иметь у каждого в домашней лаборатории широкодиапазонный генератор ШИМ просто обязательно. Но это, конечно же, должен быть не просто генератор. Нужно что бы он имел регулировку частоты в широком диапазоне, регуляторы коэффициента заполнения, регуляторы DEAD TIME, однотактный и двухтактный выходы, а также инверсию выходов  для каждого. Инверсия выходов необходима для проверки мостового преобразователя. Да и мало ли чего ещё захочется исследовать. Но в тоже время он должен быть простым для сборки, наладки и повторения. В данном случае будет достаточно перекрыть диапазон частот в однотактном режиме от 60  кГц до 2 МГц, в двухтактном режиме  от 30 кГц до 1 МГц. Регулировать коэффициент заполнения в  однотактном режиме от 1 % до 99%, а в двухтактном режиме  от 2 % до 98%, с возможностью регулирования паузы DEAD TIME («мертвая зона»). Генератор должен иметь минимальное число переключателей по диапазонам. Все должно регулироваться плавно и без скачков. Желательно иметь настройку грубо и точно на каждый параметр регулирования.

С помощью  такого генератора можно проверять качество работы драйверов управления полевых транзисторов, скоростные показатели работы различных компонентов и многое–многое другое.

Чтобы не утомлять прочтением всей статьи, сразу покажу, какой сигнал получился на выходах в разных режимах и на разных частотах:

 

 

С помощью этого генератора я запускаю любой блок питания, в котором микросхема не дает импульсов на запуск, или уходит в защиту по непонятной причине. Плавно увеличивая коэффициент заполнения, смотрю, что происходит на выходе блока, или токовом шунте ключевого транзистора. Отыскание неисправности в любых импульсных блоках с этим генератором — просто сказка и занимает по времени считанные минуты. Откидываю, например, затвор силового транзистора от родной микросхемы, и цепляю его к своему генератору с драйвером. Для того что бы подключаться например по высокой стороне к двухтактникам, иногда такое надо, необходимо использовать оптодрайвер на 6N137 или любых других быстрых оптопарах.

Ещё можно проверять на что годны операционные и аудио усилители. Поскольку самые низкие искажения имеют только повторители напряжения, проверку буду производить именно в этом режиме. Приведу пример проверки самого распространенного операционного усилителя типа LM358. Тем самым ввергну в шок некоторых аудиофилов. Так вот, использовать LM358 в аудиоусилителях даже низкого класса категорически не рекомендую.

 

 

Ради прикола, беру самый первый советский операционник К140УД1Б и загоняю его на испытания. Показатели у него значительно лучше, чем у LM358.

 

 

Можно проверять время задержки в логических элементах и минимальную длительность импульса для триггеров.

 

 

Даже проверил, как себя поведет стабилитрон TL431 на частоте 1,3 МГц:

 

 

Желтым — вход, синим — выход.

А также испытать и проверить многое другое…….

Вот, вкратце, возможности моего генератора.

Когда я поставил перед собой задачу, попробовал погуглить и найти готовое решение. Поиски не увенчались успехом. В итоге было решено самому создать схему отвечающую запросам. Теперь я ознакомлю вас с результатами моих исследований длившихся около года

Мои исследования

 

   На первый взгляд самой привлекательной и простой схемой, найденной в даташитах и интернете, показалась схема на основе готового PULSE WIDTH MODULATION контроллера типа TL494 и её аналогах КА7500.  TL 494 и ее последующие версии — наиболее часто применяемая микросхема для построения двухтактных преобразователей питания.

 Но на деле это решение подходит под наши задачи только на 1/10 решения и её нельзя использовать на частотах более 100 кГц — в однотактном режиме и до 50 кГц — в двухтактном режиме.  Почему? Хотя по даташиту она может использоваться и до 300кГц, мне не понравилось, как она себя ведет на частотах выше 100 кГц.

Что гласит даташит:

Допустимы рабочие частоты от 1 до 300 кГц, рекомендованный диапазон Rt = 1…500кОм, Ct=470пФ…10мкФ. При этом типовой температурный дрейф частоты без учета дрейфа навесных компонентов +/-3%, а уход частоты в зависимости от напряжения питания — в пределах 0.1% во всем допустимом диапазоне.  Да только дело то не в уходе частоты, а в непостоянстве регулирования коэффициента заполнения в зависимости от частоты.

Я попробовал испытать её возможности, и хотел перекрыть нужный мне диапазон в 2 МГц, но на частоте выше 1 МГц она нормально так и не запустилась. Пришлось пока ограничиться только 1 МГц. Сделал пять диапазонов регулирования частоты, поставил стабилизатор напряжения на 12 вольт по питанию с блокировочными конденсаторами, чтобы не нарушалась чистота эксперимента и начал испытание.

 

Схема:

 

 

Макетная плата подопытной схемы:

 

 

 

Джамперы для выбора частоты:

 

 

Результаты проведенного испытания возможностей TL494:

Данная микросхема для моего требования к генератору не подходит, и никакие средства и ухищрения разогнать её на большую частоту так ни к чему и не привели. Предел мечтаний с ней это 100 кГц (с большой натяжкой 150 кГц). На более высокой частоте даёт о себе знать очень уж медленный компаратор, использующийся в схеме кристалла. Также мешает повышению частоты и встроенная коррекция. Читаем из даташита особенности данной микросхемы:

Для стабильной работы триггера — время переключения цифровой части TL494 составляет 200 нс. На тактовых частотах до 150 кГц при нулевом управляющем напряжении фаза покоя = 3% периода (эквивалентное смещение управляющего сигнала 100..120 мВ), на больших частотах встроенная коррекция расширяет фазу покоя до 200. .300 нс. Так как в ней очень медленные усилители ошибки  (фактически, операционные усилители с Ку = 70..95 дБ по постоянному напряжению, Ку = 1 на 300 кГц), я их не использую в схеме испытания вообще, и они заблокированы. Эти усилители не предназначены для работы в пределах одного такта рабочей частоты. При задержке распространения сигнала внутри усилителя в 400 нс они для этого слишком медленные, да и логика управления триггером не позволяет (возникали бы побочные импульсы на выходе). В реальных схемах преобразователей напряжения частота среза цепи ОС выбирается порядка 2  — 10кГц.

    Замечания по работе микросхемы 494 на повышенной частоте, которые меня не устраивают:

1. Встроенный генератор пилообразного напряжения на большое время замыкает конденсатор, вследствие этого перед новым циклом заряда появляется площадка с нулевым потенциалом.

    Осциллограммы работы генератора на разных частотах:

     

     2. Сильная зависимость коэффициента заполнения от частоты, которая проявляется с нарастающим эффектом после прохождения частоты 100 кГц.

      Рассматривая осциллограммы работы ШИМ регулятора с TL494 на разных частотах, при максимальном и минимальном коэффициенте заполнения, чётко заметны изменения минимального и максимального коэффициента заполнения в зависимости от частоты.

       

       

       

      Как видно, изменение минимального коэффициента заполнения на частоте 50 кГц =5% и на частоте 1 МГц = 14,3% отличаются почти в три раза. А вот изменение максимального коэффициента заполнения, тут вообще удивляет: на частоте 50 кГц = 93% и на частоте 1 МГц = 60,7% отличаются на 32%!!!

         Вот почему эту простую и удобную схему я отложил в сторонку. Она мне еще пригодится в дальнейшем: я к ней все-таки вернусь, но уже на дискретных быстрых компараторах и нормальных быстрых триггерах.

       

       

         Дальше на пути у меня была схема на NE555 таймере, которую я использовал лишь только в качестве генератора пилообразного напряжения. Я и не предполагал, что он тоже окажется довольно медленным, но все же, немного лучше, чем предыдущая TL494. С ним можно подняться к частотам около 200 кГц в однотактном режиме. Только надо добавить компаратор и триггер с логикой ИЛИ-НЕ.

      Схема генератора на 555 таймере:

       

       

      Осциллограммы работы генератора пилообразного напряжения на 555 таймере на частотах  332 кГц и 462 кГц.

       

       

      Тут видно округление вершин и спада импульса. На частоте более 500 кГц пила становится неузнаваема.

       

      Разочаровавшись в готовых решениях только на аналоговых элементах, я пробовал синтезировать ШИМ чисто на цифровых логических элементах и счетчиках с триггерами, без использования аналоговых компонентов, но там меня подстерегали другие, куда более сложные проблемы. Выравнивание задержек распространения сигнала по элементам и т.п. Особенно большую проблему составляют триггеры и счетчики, которые совсем не хотят щелкать на малой длительности импульса и просто тупо пропускают счет. А это значит, что ключам, на которые будет работать генератор, очень скоро придет конец. Отказался от этой затеи через неделю боя с 561 логикой. Она, оказывается, ну уж очень медленная для таких частот — 20 МГц при делении ШИМа по 10 %. Ещё через две недели отказался и от 1533 тоже.

      Финальная схема генератора.

       

           После нескольких неудачных попыток воплотить мечту в реальность (иметь в своей домашней лаборатории генератор с 2 МГц ШИМа), недельку- другую отдохнул, подумал, набрался сил и снова приступил к решению проблемы. На этот раз без выкрутасов и лёгких путей, учитывая предыдущие наработки и ошибки. Из всех опробованных решений самое большее удобство пользования предоставляла схема на TL494 или на таймере. Поэтому было решено клонировать начинку NE555 и TL494 на быстродействующих компонентах и собирать некий «симбиоз» двух микросхем на отдельных  компараторах и логике. Компараторы с ТТЛ выходом я взял те, что были у меня в столе — КР597СА2, но можно и любые другие, главное быстродействующие и с ТТЛ выходом. Ну, если вдруг захочется позверствовать, то ЭСЛ будет куда круче (тогда и 20 МГц не предел), но мне пока не нужна такая большая частота (разве для преобразователя с индуктивностью без ферритового сердечника). Тогда надо ставить КР597СА1, и логику серии К500.

      После первого запуска схемы обнаружилось много казусов, но по мере отладки многие грабли были убраны, и схема заработала как часы.

       

      Схема:

       

       

       

            Схема состоит из генератора пилообразного напряжения (состоящего из стабилизатора тока на транзисторах VT1, VT2, VT3; двух компараторов DA1, DA2; триггера DD1 и разрядного транзистора VT4), схемы выделения прямоугольных импульсов (с шириной зависящей от порогового напряжения на DA3), двух стабилизаторов опорного напряжения (2,5в и 2,9в), формирователя двухтактного сигнала (на триггере DD2  и элементах DD3 DD4 2-ИЛИ-НЕ), повторителя и инвертора для однотактного выхода (на DD5, DD6).

      Фото макетной платы:

       

       

      Для облегчения процесса настройки я приведу осциллограммы напряжений в каждой важной точке схемы. Итак…

      Генератор пилообразного напряжения. Конденсатор заряжается через стабилизатор тока. Канал 1 – напряжение на конденсаторе С5, канал 2 – напряжение на базе разрядного транзистора VT4.

       

       

       

       

      По графикам заметен необъяснимый факт ухода напряжения в область отрицательных значений, но это работе не мешает, так как в схему выделения прямоугольных импульсов в задающее напряжение позже я также внесу небольшое отрицательное смещение с помощью делителя R6, R10 для охвата всего диапазона изменения напряжения «пилы». R1 подбирается для ограничения верхней максимальной частоты (я ограничился лишь 2 МГц, хотя вся схема нормально работает и до 5 МГц).

      Осциллограммы напряжений на выходах компараторов DA1, DA2 на разной частоте. Канал 1 – напряжение на компараторе DA1 вывод 14, канал 2 – напряжение на компараторе DA2 вывод 14:

       

       

       

      Для борьбы со «звоном» компаратора вблизи зоны переключения, в схеме выделения прямоугольных импульсов на DA3, я ввел резисторы ПОС (положительной обратной связи) R16, R15 на одноименных входах — выходах компаратора. ПОС нужна на частоте ниже 1 МГц. На частоте в 2МГц данная цепь не требуется и сама перестает участвовать в работе, что видно по осциллограммам.  Осциллограммы напряжений на входах компаратора DA3 на разной частоте. Канал 2 – напряжение на компараторе DA3 вывод 2 – задание порога переключения, канал 1 – напряжение на компараторе DA3 вывод 3 с генератора «пилы». Осциллограмма на частоте 96 кГц. Канал 2 увеличено. Видна волнистая линия синхронно переключению компаратора – это и есть работа ПОС для задания гистерезиса. Глубину гистерезиса можно было бы и уменьшить, но на карту поставлены ключи, которыми будет управлять генератор, поэтому оставим все без изменения.

       

       

       

      Далее схема выделения прямоугольных импульсов с шириной зависящей от порогового напряжения на DA3. На прямой вход компаратора подается пилообразное напряжение, а на инверсный вход – напряжение задания порога переключения компаратора. На выходе получается прямоугольный импульс. Смотрим осциллограммы, разбираемся и вникаем.

       

       

       

      Здесь все понятно. Только если нужен для работы двухтактный выход, то увлекаться очень малым (99%) коэффициентом заполнения не стоит. Так как триггер на малой длительности входного импульса не успевает переключаться, и будет просто пропускать периоды,  выдавая на выходе вместо двухтактных импульсов по очереди – два одинаковых, однотактных, а это чревато нехорошими последствиями, типа сквозного пробоя одновременно открытых ключей.

      Дальше я покажу, как переключается триггер, когда длительность импульса достаточна для его нормальной работы на разных входных частотах. Частота на выходе D триггера равна половине  частоты на входе, и всегда имеет коэффициент заполнения 50% независимо от коэффициента заполнения на входе. Все это видно ниже на графиках.

       

      А вот так хулиганит триггер при входных импульсах недостаточной длительности:

       

      Видно как сбивается развертка и просматривается тот самый пропуск импульса. А это приводит например в полумостовом преобразователе к сквозному «кототоку».

       

      Далее покажу, как формируется полтакта двухтактного импульса, пройдя компаратор,  триггер и логический элемент 2ИЛИ-НЕ:

       

      То, что получилось на выходных контактах, я поместил в первой картинке. Внимательно смотрим, изучаем.  Как видно из графиков, минимальная длительность импульсов на двухтактном выходе завышена до 5%, для того, чтобы триггер четко переключался при входной частоте 2 МГЦ. На частотах до 500 кГц её можно установить и 1 % не опасаясь за пропуски импульса.

      Основной нюанс по настройке генератора: самое главное – чтобы стояли блокировочные керамические конденсаторы типа КМ-5 по 0,1 мкф минимум, или SMD импортные, на каждом корпусе микросхемы. Без них схема работает очень неустойчиво.  Одна сторона платы используется для дорожек, а вторая  используется как экран, её нужно соединить с корпусом в нескольких точках.

      Блок питания каких–либо особенностей не имеет. Для канала +12в используется КРЕНка или 7812, а для канала – 6в используется 7906

      Об выходных драйверах на 2 МГц напишу позже, а то и так много читать надо. Можно использовать готовые микросхемы драйверов, можно собирать на дискретных элементах.

      Спасибо за внимание, и за терпение, и за то, что хватило сил дочитать до этой строки.

      Ещё поздравляю и желаю много валерианки!!!

       

       

      Макетная плата в Layout 5, видео работы генератора в разных режимах и картинки отдельно в файлах.

      Файлы:
      плата
      архив картинок
      видео

      Все вопросы в Форум.

      Схема простого генератора синусоидальной волны

      с использованием транзистора

      Ранее мы построили простую схему генератора прямоугольной волны, сегодня в этом руководстве мы покажем вам , как сгенерировать синусоидальную волну , используя несколько основных компонентов, таких как транзистор, резистор и конденсатор. Синусоидальная волна чаще всего известна как форма волны переменного тока. В этой схеме мы также построим эту переменную форму волны, мы можем регулировать частоту или уменьшить шум синусоидальной волны, просто изменяя номинал конденсаторов и резисторов.

      Необходимые компоненты

      • 2N2222 NPN-транзистор
      • Осциллограф
      • Резистор (510, 1 кОм, 10 кОм и 2 кОм)
      • Конденсаторы (90 нФ, 100 нФ и 200 нФ)
      • Питание 12В
      • Соединительные провода

      Принципиальная схема

      Если вы видите схему соединений на макетной плате ниже, вы найдете больше конденсаторов, чем показано на принципиальной схеме выше.Это потому, что мы подключили несколько конденсаторов последовательно и параллельно, чтобы получить требуемые номиналы конденсаторов, показанные на принципиальной схеме. Также можно использовать любой NPN-транзистор вместо указанного в схеме. Также вы можете изменить номинал резистора и конденсатора, чтобы изменить уровень частоты.

      Работа цепи генератора синусоидальной волны:

      Здесь мы подаем на схему 12 В, и мы не можем подавать его напрямую на транзистор.Итак, для этого мы используем резисторы R1 и R2, составляя схему делителя напряжения для смещения транзистора Q1. Мы использовали транзистор типа NPN, который проводит ток или смещается в прямом направлении только тогда, когда на его базовый вывод подается положительный сигнал, в противном случае он остается открытым или смещенным в обратном направлении.

      Пара из трех резисторов (R3, R5 и R6) и конденсатора (C1, C2 и C3) образует в цепи RC-генератора . Это тип генератора обратной связи, который состоит из усилительного устройства, такого как транзистор, который используется в нашей схеме, или мы также можем использовать операционный усилитель.

      Изначально вход RC-цепи — постоянный ток, но после первого переключения он преобразуется в синусоидальную волну, а затем остается в синусоиде.

      Мы использовали три конденсатора, каждый конденсатор дает 60 градусов фазового сдвига. Итак, общий фазовый сдвиг, который мы получаем, составляет 180 градусов, что требуется для синусоидальной волны.

      В RC-генераторе часть выходной энергии возвращается на его вход, для получения положительной обратной связи положительная обратная связь помогает амплитуде выходного сигнала оставаться стабильной.Следовательно, выход RC-цепи представляет собой синусоидальную волну со сдвигом фазы на 180 градусов, которая подается на транзистор, и здесь транзистор работает как усилитель, который усиливает синусоидальную волну, и мы получили ее на выходном контакте.

      Конденсатор C5 действует как разделительный конденсатор, который блокирует постоянный ток и пропускает через него только синусоидальную волну, а резистор R4 ограничивает ток коллектора.

      Генератор синусоидальной волны с использованием микросхемы 4047

      Мы также можем использовать IC 4047 для генерации синусоидальной волны. Эта ИС обычно используется в схеме инвертора, и мы ранее сделали генератор прямоугольных импульсов, используя эту ИС, добавив несколько резисторов и конденсаторов в предыдущую схему, мы можем получить синусоидальную волну с IC 4047, как показано на схеме ниже:

      Ниже приведена небольшая схема, которую нам нужно добавить в наш генератор прямоугольной волны, чтобы преобразовать прямоугольную волну в синусоидальную волну.

      Имитатор логических вентилей

      | Academo.org


      Простой бесплатный онлайн-симулятор логических вентилей.Изучите поведение логических элементов AND, OR, NOT, NAND, NOR и XOR. Выберите ворота из раскрывающегося списка и нажмите «Добавить узел», чтобы добавить дополнительные ворота. Перетащите полые круги к сплошным кругам, чтобы установить соединения. Щелкните соединения правой кнопкой мыши, чтобы удалить их. См. Ниже более подробные инструкции.

      Инженерное дело Электроника логика




      Приведенная выше демонстрация позволяет вам создавать последовательности логических вентилей, чтобы увидеть, как они ведут себя при подключении к различным входам и выходам. Первоначально, вам предоставляется простой вход и выход включения / выключения. Чтобы соединить их, щелкните и перетащите из полого круга в правой части переключатель включения / выключения и отпустите кнопку мыши, когда вы окажетесь над сплошным кружком в левой части блока «вывода».

      Для каждого логического элемента выходы обозначены полыми кружками, а входы — сплошными кружками. Наши переключатели «вкл / выкл» и «выходной блок» на самом деле не являются логическими вентилями, но они необходимы, потому что дают нам единицы и нули, необходимые для того, чтобы увидеть, как ведут себя ворота.Щелкните переключатель включения / выключения и посмотрите, что произойдет. Он становится желтым. Это наш способ различать 0 (выключено) и 1 (включено).

      Чтобы добавить новый логический вентиль или дополнительный блок ввода или вывода, выберите в раскрывающемся меню и нажмите «Добавить узел». Новый узел будет размещен в верхнем левом углу, а вы можете перетащить его в желаемое положение. Чтобы удалить узлы, щелкните маленький крестик в правом верхнем углу охватывающей рамки. Чтобы удалить соединения, вы можете нажать на введите (закрашенный кружок) и перетащите и отпустите, или, как вариант, вы можете щелкнуть правой кнопкой мыши в любом месте соединения.

      Если вам нужно больше места, нажмите кнопку «Полноэкранный режим», которая увеличит размер рабочего пространства до размера окна. Кроме того, вы можете переименовать выход, дважды щелкнув его метку.

      НЕ Ворота

      Логический элемент НЕ также известен как инвертор, потому что выход прямо противоположен входу. У него один вход и один выход. Две возможности описаны в таблице ниже. Таблицы, перечисляющие все подобные логические возможности, известны как таблицы истинности .

      И Ворота

      Логический элемент И имеет два входа и один выход. Выход равен 1, если оба входа равны 1, а для всех остальных случаев выход равен 0.

      12 9012 9011 9012 9012 9012 9012 9012
      Вход 1 Вход 2 Выход
      0 0 0
      1 0 0
      1 1 1
      NAND Gate

      Логический элемент И-НЕ ведет себя противоположно логическому элементу И. Вы можете думать об этом как о логическом элементе И, за которым сразу следует элемент НЕ. Его выход равен 0, когда два входа равны 1, и во всех остальных случаях его выход равен 0. Название И-НЕ происходит от объединения НЕ и И. Символ для NAND такой же, как и для AND, за исключением добавления маленького кружка с правой стороны.

      12312 9012 1 9012 9011 9011 9011 9011 9011
      Вход 1 Вход 2 Выход
      0 0 1
      1 0 1
      1 1 0
      OR Ворота

      Логический элемент ИЛИ имеет два входа и один выход.Если хотя бы на одном из входов 1, t

      схема генератора — это … Что такое схема генератора?

    1. схема — круговая, прил. / serr kit /, n. 1. действие или пример хождения или передвижения. 2. круговое путешествие или одно начало и конец в одном месте; около. 3. круговой путь или курс. 4. Периодическое путешествие с места на место, в…… Универсал

    2. элемент схемы — существительное 1.: часть электрической цепи или сети (как генератор, выключатель, лампа или электронная лампа) 2.: один из трех количественных характеристик (сопротивление, индуктивность, емкость) характеристики электрической цепи… Полезный английский словарь

    3. генератор — Устройство для преобразования химической, механической, атомной или других форм энергии в электричество. [г., зачинатель, производитель] аэрозоль г. устройство для производства взвешенных в воздухе мелких частиц для ингаляционной терапии или экспериментальной… Медицинский словарь

    4. электрическая цепь — цепь (деф.9а). [1760 70] * * * ▪ тракт электроники для передачи электрического тока. Электрическая цепь включает в себя устройство, которое передает энергию заряженным частицам, составляющим ток, например батарею или генератор; устройства, которые…… Универсал

    5. Электрогенератор — Изображение современного паротурбинного генератора, созданное Национальным научно-исследовательским комитетом США (NRC) При производстве электроэнергии электрический генератор — это устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую. Генератор заставляет электрический заряд (обычно переносимый электронами) течь…… Wikipedia

    6. Теорема о псевдослучайном генераторе — С точки зрения вычислительной сложности распределение считается псевдослучайным, если никакие эффективные вычисления не могут отличить его от истинного равномерного распределения существенным преимуществом.Формально семейство дистрибутивов Dn является псевдослучайным, если для…… Wikipedia

    7. Электрический генератор — При производстве электроэнергии электрический генератор — это устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую, обычно с использованием электромагнитной индукции. Обратное преобразование электрической энергии в механическую осуществляется двигателем… Wikipedia

    8. Униполярный генератор — Униполярный генератор — это электрический генератор постоянного тока, состоящий из электропроводящего диска, вращающегося в плоскости, перпендикулярной однородному статическому магнитному полю. Между центром диска и ободом создается разность потенциалов,…… Wikipedia

    9. Центральный генератор паттернов — Центральные генераторы паттернов (CPG) — это нейронные сети, которые выдают ритмичные паттерны на выходе без сенсорной обратной связи. [1] [2] Было показано, что CPG производят ритмические выходы, напоминающие производство нормальных ритмических двигательных паттернов, даже в изоляции…… Wikipedia

    10. магнитогидродинамический генератор энергии — ▪ физика Введение в любой из классов устройств, которые вырабатывают электроэнергию посредством взаимодействия движущейся жидкости (обычно ионизированного газа или плазмы) и магнитного поля.Магнитогидродинамические (МГД) электростанции обладают потенциалом…… Универсалиум

    11. Тактовый генератор — Тактовый генератор настольного ПК на базе микросхемы ICS 952018AF и резонатора 14,3 МГц (слева)… Wikipedia

    12. ИС

      функционального генератора | RS Components

      ИС функционального генератора | Компоненты RS

      ИС функционального генератора

      Функциональный генератор также известен как генератор сигналов и представляет собой электронное устройство с очень широким частотным диапазоном, которое можно использовать для создания различных форм сигналов в качестве выходного сигнала. Это очень универсальные инструменты, поскольку они могут генерировать самые разные формы сигналов, частот, амплитуды и рабочего цикла, и каждый из них подходит для различных приложений. Функциональные генераторы, называемые генераторами сигналов произвольной формы, позволят вам генерировать сигналы любой формы и формы, которые вы хотите.


      Обычно они используются для тестирования аналоговых устройств, таких как усилители и коммуникационное оборудование, производственных испытаний и технического обслуживания оборудования.


      Доступны различные ИС генераторов функций (или ИС генераторов сигналов), и все они могут быть включены в схему для получения различных требуемых периодических сигналов. Общие типы выходных волн включают:


      • Синус или синусоидальный — состоит из одной частоты, выглядит как непрерывная волна и легко генерируется, считается самым фундаментальным строительным блоком звука.

      • Квадрат — несинусоидальная форма волны (имеет несколько синусоид разных частот), содержит нечетные гармоники. Используется в электронике и обработке сигналов. Используется в качестве отсчета времени.

      • Треугольник — несинусоидальный, треугольный по форме. Подобно квадрату, содержит нечетные гармоники основной частоты, но мощность гармоник вдвое меньше, чем у их аналогов в прямоугольной волне.

      • Пилообразная или пилообразная волна — несинусоидальная, выглядит как зубья пилы. Содержит как четные, так и нечетные гармоники, идеально подходящие для музыкальных звуков.

      Как работают схемы функционального генератора?


      Базовая схема функционального генератора производит , например, треугольный сигнал с частотой, которой можно управлять.Треугольная волна используется в качестве основы для всех других выходных сигналов схемы, которые генерируются путем зарядки и разрядки конденсатора (используемого для хранения электрического заряда) для формирования формы волны. Когда выходное напряжение достигает верхнего или нижнего предела, компаратор меняет местами зарядку или разрядку (устройство, используемое для сравнения двух электрических сигналов). Затем можно получить разные частоты, варьируя размер конденсатора и зарядный ток, а также частоту основной треугольной волны.


      Разница между генератором сигналов и генератором функций?


      Генератор функций производит те же волны, что и генератор сигналов, но также имеет нестандартные формы (преимущество этого устройство есть). Некоторые из них имеют высокоскоростные цифро-аналоговые преобразователи, которые могут имитировать любые формы сигнала. Иногда используются фильтры для удаления нежелательных гармоник на выходе, и их частотный диапазон обычно ограничивается верхними уровнями.

      Наш веб-сайт использует файлы cookie и аналогичные технологии, чтобы предоставить вам лучший сервис при поиске или размещении заказа, в аналитических целях и для персонализации нашей рекламы для вас.Вы можете изменить настройки файлов cookie, прочитав нашу политику в отношении файлов cookie. В противном случае мы будем считать, что вы согласны с использованием файлов cookie.

      Хорошо, я понимаю

      Схемы генераторов

      — Большая химическая энциклопедия

      Величины токов повреждения при различных условиях повреждения проанализированы в таблице 13.9. Рисунок 14.5 был перерисован на рисунке 13.20 для схемы генератора, иллюстрирующей субпереходные, переходные и установившиеся токи при фактическом КЗ.Кривая отображает наиболее серьезное неисправное состояние, которое возникает, когда напряжение в цепи является минимальным, то есть при Vq, вызывая максимальную асимметрию при соответствующем постоянном токе. составная часть. [Стр.354]

      Комбинации КРУ 13/355 Таблица 13.9 Токи короткого замыкания (среднеквадратичные) в цепи генератора при различных условиях отказа … [Стр.355]

      Обычно используется только 1-секундная система. Трехсекундная система является жесткой, для которой защитные устройства с определенными номиналами могут быть невозможны или могут стать чрезмерно дорогими в эксплуатации.Трехступенчатая система может. тем не менее, может использоваться для схемы генератора для защиты генератора. источник из-за выпадения осадков в другом месте системы. [Pg.367]

      Генератор короткого замыкания Автоматический выключатель H.T. трансформатор Главный выключатель … [Pg.429]

      Система питания для вспомогательного оборудования электростанции, включая обеспечение питания любых важных приводов и обеспечение резервных систем питания. Схемы защиты и синхронизации, применимые к цепи генератора.[Стр.190]

      Цепи лестничных генераторов находят важное применение в видеосистемах. Существует несколько способов генерации сигналов лестничной клетки, используя … [Pg.208]

      Схема схемы лестничного генератора показана на рис. 7.18. На схеме не показано питание триггеров JK и логического элемента И. Вход +5 В постоянного тока использовался для питания цифровых ИС. [Pg.209]

      Схема лестничного генератора была построена на всех трех симуляторах и в лаборатории с использованием реальных компонентов. На макетной плате используется … [Pg.210]

      В схеме на рис. 8.3b во входной цепи генерации тока используется фиксированное сопротивление Rr. Поскольку этот же ток проходит через Ru, а операционный усилитель поддерживает точку S с общим потенциалом, выходное напряжение e0 равно -iRu. Из … [Pg.246]

      Мейранд П., Симмерс Дж., Мулинз М. 1991. Построение схемы генерации паттернов с нейронами разных сетей. Природа 351 60-63. [Стр.114]

      Вот модель схемы параметризованного N-битового генератора четности.Модель обеспечивает выход как с нечетной, так и с четной четностью. [Pg.141]

      Электрометрические методы используются для определения конечных точек обычных титрований, а также кулонометрических титров, описанных в разделе 11.4. Эти методы обнаружения обычно включают два небольших электрода в индикаторной цепи, которая электрически отделена от генерирующей цепи, которая может присутствовать при кулонометрическом титровании. Все электрометрические методы основаны на измерениях либо разности потенциалов между двумя электродами в цепи индикатора (потенциометрические методы), либо тока, протекающего в этой цепи (амперометрические методы). Дальнейшая классификация основана на … [Pg.435]

      Каждый квант света, действующий в Реакции 1, в конечном итоге производит второй экв. Через Реакции 2 и 3 (7), но поглотители, такие как 02, если присутствуют даже в субмикромолярных концентрациях. , глубоко влияют на его образование и распад. Для их устранения мы предварительно облучаем наши растворы второй ультрафиолетовой ртутной лампой. После очистки мы можем вводить поглотители на микро- и субмикромолярных уровнях. Во время предварительного облучения и после ввода образцов раствор в ячейке перемешивается с помощью небольшого железного стержня в стеклянном корпусе, активируемого соленоидом, который принимает повторяющиеся импульсы от схемы генерации импульсов.[Стр.273]

      Возникают ситуации, особенно с морскими платформами, где нет физического пространства для установки дополнительного генератора и связанного с ним оборудования. Иногда главные распределительные щиты не могут принять больше распределительного устройства, даже одного генераторного выключателя.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *