Генератор звуковых сигналов

Принцип работы генератора сигналов

При проектировании электронных модулей, компонентов схем и других операций генератор сигналов выступает в качестве источника стимула.

Генератор формирует сигнал с изменяющейся во времени амплитудой, который отправляется на проверяемый элемент или на высокочастотный модуль, фильтр. Форма волны может быть произвольной или иметь форму любой периодической функции, например синусоидальной волны. Это может быть цифровой импульс или двоичная последовательность. Наиболее распространенными формами сигналов являются синусоидальные, квадратные и квадратные, пилообразные и треугольные.

Что представляет собой сигнал генератора

Сигнал является истинным биполярным сигналом переменного тока с пиками, колеблющимися около определенного уровня постоянного напряжения.

Они также могут быть сигналами смещения, которые повышаются и опускаются ниже или выше нулевого уровня (0 В). Под переменным током понимается любой сигнал, изменяющий свое значение, независимо от обращения к нулю.

Таким образом, тестовые устройства заключаются в выдаче сигнала идеальной формы или с добавлением искажений, то есть погрешность, которая возможна при работе диагностируемого устройства.

Основным преимуществом генератора сигналов является возможность имитировать реальную ошибку, которую можно предсказать в определенном месте и в нужный момент с помощью рассматриваемой схемы.

Следовательно, способность DUT реагировать на смещение демонстрирует его готовность работать в неблагоприятных аварийных условиях.

В заключение можно сказать, что сигнал на выходе модуля анализируется осциллографом или другим устройством, например, анализатором спектра или измерителем мощности. По результатам анализа судят о правильности работы тестируемого устройства. При необходимости генератор может добавить шум к тестируемому сигналу или имитировать затухание входного сигнала.

Шаг 3: Источник питания

** Эта часть схемы включает работу с источником переменного тока высокого напряжения. Если вы сомневаетесь в опасном для жизни стрессе, ПРОПУСТИТЕ ДАННУЮ ЧАСТЬ ПРОЕКТА. Вместо этого вы можете использовать адаптер переменного тока. Я не несу ответственности за любой ущерб или травмы, которые могут возникнуть во время работы с этим проектом.**

Я решил использовать внутренний источник питания для функционального генератора, чтобы мне не пришлось искать модули питания переменного тока. Это означает, что мне не нужно повторно калибровать функциональный генератор каждый раз, когда я начинаю с другого напряжения питания, поскольку трансформатор внутри корпуса всегда будет выдавать одно и то же напряжение на выходе.

Убедитесь, что предохранитель на 1 А прерывает провод питания. При использовании металлического корпуса убедитесь, что он подключен к заземляющему проводу источника питания. Я разместил все силовые цепи на моей плате подальше от основной силовой цепи, чтобы облегчить проектирование и уменьшить помехи. Убедитесь, что все токоведущие провода подключены к первичной обмотке трансформатора.

Шаг 4: Корпус

Я хранил всю электронику в пластиковом футляре для инструментов. Я использовал корпус, представленный на сайте http://www.evatron.com, хотя есть много подобных вариантов. Я использовал маркер для маркировки разъемов и элементов управления.

Шаг 6: Модификации и обновления

Вы можете внести множество изменений в этот проект в соответствии со своими потребностями. Также возможно увеличить максимальный частотный диапазон, добавив пятое положение к поворотному переключателю и подключив емкость 100 пФ, как и другие подключенные компоненты. Это увеличит максимальную частоту до 3 МГц (при этом значении используйте только прямоугольный сигнал).

вы также можете использовать поворотный переключатель для выбора формы сигнала, но для этого требуется правильная разводка и замена переключателя синус / треугольник.

Надеюсь, этот проект будет вам полезен: он очень пригодился при тестировании аудиосхем.

Основные применения генератора сигналов

Спросите, зачем это нужно. Например, такое устройство, как генератор сигналов DDS A96, потребуется для получения требуемой формы волны на радиопередатчике и приемнике, чтобы настроить УМЗЧ и измерить искажения или края.

Даже простейшее недорогое устройство, такое как функциональный генератор сигналов на ICL8038, даст представление о выходной кривой при применении синуса, треугольника или меандра и позволит вам увидеть результат, полученный на выходе.

Такие устройства используются в прикладных областях для формирования низкочастотных навигационных сигналов, они используются для мобильной сотовой связи, спутников и радаров с большой длиной волны миллиметрового диапазона. Карманные генераторы синусоидальной волны, такие как Fg-100, также были изобретены, чтобы выполнять работу в любых условиях. Устройство используется совместно с осциллографом для тестирования и настройки электронных схем.

Устройства стабилизируют синтезированную частоту, поддерживают откалиброванный уровень выходного сигнала и позволяют дистанционное управление.

Описание генератора частоты

Генератор частоты прибыл из Китая. Как видите, это довольно солидное устройство.

На передней панели генератора частоты мы видим множество различных кнопок и ручек. Этот поворот предназначен для уменьшения или увеличения амплитуды сигнала.

Эти кнопки используются для изменения формы сигнала.

Здесь вы можете увидеть такие знаки, как

прямоугольный

треугольный

синусоидальный

Затем с помощью кнопок можно выбрать нужный диапазон, а также подключить любой внешний сигнал.

Внешний счетчик здесь показывает любые периодические сигналы от какого-либо частотного генератора или схемы. Подавая этот сигнал на разъем нашего генератора частоты, мы можем легко определить частоту неизвестного сигнала вплоть до 10 мегагерц. То есть в данном случае генератор функций действует как частотомер.

Затем есть разъемы.

VCF — частота, управляемая напряжением. Согласно нашему VCO. Это расшифровывается как «Генератор, управляемый напряжением». Само название говорит нам, что мы можем изменить частоту сигнала от генератора частоты, подав любое напряжение на этот разъем. В зависимости от того, какой будет амплитуда подаваемого напряжения, это будет частота на выходе генератора частоты.

TTL OUT. TTL — транзисторно-транзисторная логика. OUT — убирайся. Этот выход предназначен для микросхем тактовой логики на основе так называемой транзисторно-транзисторной логики. То есть это логические элементы, в состав которых входят только биполярные транзисторы и резисторы. Такие микросхемы делаются в основном на +5 В.

Логический ноль — это уровень напряжения от 0 до +0,5 В. Уровень логической единицы от 2,4 до +5 В. Следовательно, с этого выхода мы получаем прямоугольный периодический сигнал с чередованием нулей и единиц: 0101010101.. Частота такой сигнал устанавливается с помощью ручки и кнопок выбора диапазона.

ПРОИЗВОДСТВО. Выход генератора. Именно с этого разъема мы получаем нужный нам сигнал от генератора функций.

Кнопки тоже могут быть малоинтересными

Здесь написано «внимание», что означает «внимание». Фактически, он должен сказать «аттенюатор». Аттенюатор — это не наше слово, это означает «ослабить, смягчить». Похоже, что китайский был сохранен в переводчике с китайского на английский). Так что же такое кнопки -20 дБ и -40 дБ? дБ — децибелы. А пока вот ссылка на онлайн-калькулятор. Я уже все тебе посчитал. -20 дБ это означает, что мы можем ослабить сигнал, производимый генератором, в 10 раз. -40дБ — 100 раз. И если мы нажмем 2 кнопки одновременно, общая сумма будет -60дБ. Следовательно, мы можем ослабить сигнал в 1000 раз.

Шаг 5: Калибровка

Для калибровки функционального генератора требуется осциллограф.

очень важно правильно откалибровать схему, чтобы получить чистый сигнал на выходе. Начните с выбора синусоидального сигнала, выключив переключатель синусоидального / дельта-сигнала. Установите частотный диапазон на второй диапазон и амплитуду на максимум.

Подключите пробник осциллографа к синусоидальному / треугольному выходу и установите для осциллографа связь по переменному току — форма сигнала соответствует смещению по постоянному току, другими словами, вы не увидите полную форму сигнала на экране.

Установите триммер в центральное положение и отрегулируйте смещение триммера до тех пор, пока синусоида не будет четко отображаться на осциллографе. Используя устройство контроля искажения, продолжайте регулировать симметрию, чтобы еще больше уменьшить искажение. У вас должна получиться чистая синусоида, подобная показанной на диаграмме.

Треугольная форма волны имеет большую амплитуду, чем синусоидальная волна, поэтому она будет обрезаться с максимальной амплитудой, а синусоида — нет. К сожалению, это дефект внутренней схемы, но не серьезный недостаток, поскольку амплитуду можно установить вручную. Прямоугольный сигнал фиксируется на уровне 5 В и не требует настройки.

Как устроен генератор сигналов?

Устройство генерирует импульсы различного типа для измерения параметров электронных устройств. Большинство генераторов работают только при наличии входного импульса, амплитуда которого постоянно меняется.

Стандартная модель генератора сигналов состоит из нескольких частей:

1. Дисплей передней панели. Используется для отслеживания колебаний и управления ими.
2. Издатель. Расположен в верхней половине экрана. Выберите функцию.
3. Секвенсор. Расположенный чуть ниже редактора, он предоставляет информацию о частоте колебаний.
4. Регулятор. Отслеживайте и регулируйте частоту изменений.
5. Сигнальные выходы. Обычно он находится под экраном в нижней части устройства. Рядом находится кнопка включения прибора.

Смещение и амплитуда сигнала обычно регулируются двумя кнопками. Работа с файлами осуществляется через мини-панель. Позволяет пользователю просматривать результаты тестирования или сохранять их для будущего анализа.

Как изменить форму сигнала

Чтобы получить некоторые нестандартные сигналы, такие как сигналы пилы или прямоугольной формы с разными рабочими циклами, нам придется использовать

эта кнопка — поворот

Несколько слов о рабочем цикле. Этот параметр применяется к прямоугольным сигналам.

где это находится

S — рабочий цикл

T — период импульса, с

t — длительность импульса, с

Значение D (Duty), обратное значению S, называется рабочим циклом

Иллюстрация сигналов с разным рабочим циклом

На экране осциллографа это может выглядеть так

Мы также можем получить пилообразный сигнал из треугольного сигнала

Иногда необходимо добавить к сигналу постоянную составляющую. Для этого воспользуемся этой кнопкой и твистом.

Дело в том, что мы добавляем постоянный ток к переменному. Если объяснить графически, это будет выглядеть так.

Как видите, в данном частотном генераторе эта функция работает безупречно

А также мы можем легко измерить любую частоту с помощью этого генератора частоты, например от другого генератора. Они установили его на 15 кГц, он также показал нам 15 кГц. Все работает как надо!

Генератор звуковой частоты

Схемы для новичков

Что такое звуковой генератор и с чем его едят? Итак, давайте сначала определим значение слова «генератор». Генератор — от лат. Генератор — производитель. То есть, объясняя на родном языке, генератор — это устройство, которое что-то производит. Ну что такое звук? Звук — это вибрации, которые может воспринимать наше ухо. Нормальный человек может ощущать колебания в диапазоне частот от 16 Гц до 20 килогерц. Звук с частотой до 16 Гц называется инфразвуком, а звук с частотой более 20 000 Гц — ультразвуком.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что звуковой генератор — это устройство, издающее какой-то звук. Все элементарно и просто
Почему бы нам не собрать? Схема в студию!

Как видим, моя схема состоит из:

— конденсатор емкостью 47 наноФарад

— сопротивление 20 кОм

— транзисторы КТ315Г и КТ361Г, можно с другими буквами или вообще с какими-то другими маломощными

— малая динамическая голова

— кнопка, но можно и без нее.

На макете это выглядит так:

А вот транзисторы:

Слева — КТ361Г, справа — КТ315Г. У KT361 буква находится в центре корпуса, а у 315 — слева.

Эти транзисторы дополняют друг друга.

Частоту звука можно изменить, изменив номинал резистора или конденсатора. Также частота увеличивается при увеличении напряжения питания. При 1,5 Вольт частота будет меньше 5 Вольт. У меня на видео 5 вольт.

Виды генераторов сигналов

Устройства различаются по ряду характеристик. Например, по форме сигнала (синусоидальный, прямоугольный, пилообразный), по частоте (низкая частота, высокая частота), по принципу возбуждения (независимое, самовозбуждение). Однако можно выделить несколько основных видов — о них мы поговорим подробнее.

Синусоидальный

Устройство усиливает исходный синусоидальный код в десятки раз. На выходе получается частота до 100 МГц. При этом исходный синус, как правило, не превышает 50 МГц. Генераторы синусоидальных импульсов активно используются при тестировании блоков питания, инверторов и другого высокочастотного оборудования, а также как радиооборудование.

Генератор низкочастотный

Ниже представлена ​​более простая схема низкочастотного генератора. Это показывает, что устройство содержит переменные резисторы. Они позволяют регулировать форму и частоту сигнала. Сила импульса может быть изменена с подключенным модулятором KK202.

Такое устройство подходит для установки аудиоаппаратуры (усилители звука, плееры). Самый доступный вариант низкочастотного генератора — обычный компьютер. Просто скачайте драйверы и подключите его к оборудованию через переходник.

Генератор звуковой частоты

Стандартный дизайн с микросхемами внутри. На селектор подается напряжение, а сам сигнал формируется в одной или нескольких микросхемах. Частоту можно регулировать с помощью контроллера модуляции. Устройство имеет более широкий частотный диапазон, чем аналоги (до 2000 кГц).

Генератор цифрового сигнала

Цифровые генераторы популярны благодаря своей высокой точности. Они удобны в использовании, но требуют тщательной настройки. Вот разъемы КП300, резисторы достигают сопротивления 4 Ом. Это позволяет получить максимально допустимое внутреннее напряжение в цепи.

Как устроен генератор смешанных сигналов?

Принцип работы генератора смешанных импульсов направлен на ускорение формирования сигналов и их воспроизведение с максимальной точностью. На передней панели устройства расположены элементы управления для контроля наиболее важных и часто изменяемых параметров. Наименее используемые и наименее используемые функции находятся в меню на главном экране.

Регулятор уровня регулирует диапазон движения выходного сигнала. Амплитуду и смещение можно регулировать без доступа к многоуровневой системе меню.

Отдельная ручка также позволяет изменять частоту дискретизации, изменяя частоту выходного сигнала. В этом случае настройщик не сможет изменить форму последнего. Эта функция доступна только в главном меню экрана редактирования. Форма выбирается с помощью сенсорной панели или мыши. Пользователь открывает желаемую страницу и просто заполняет форму с помощью цифровой клавиатуры или поворотной ручки.

Импульсы произвольной формы

Генераторы произвольных импульсов имеют более высокую точность. Погрешность минимальная — до 3%. Выходной импульс настраивается шестиканальным селектором. Устройство генерирует частоту 70 Гц.

Устройства разделены по степени синхронизации. Это зависит от типа разъема, установленного в приборе. Таким образом, сигнал можно усилить за 15-40 Ньютон-секунд. Некоторые модели работают в 2-х режимах: линейном и логарифмическом. Смена режима осуществляется переключателем, благодаря которому корректируется амплитуда.

Шаг 2: Электрическая схема

В этом проекте использовалась многофункциональная генераторная ИС, что обеспечило простоту конструкции и уменьшенное количество компонентов. Фактически я использовал две микросхемы, соответствующие спецификации: Exar XR2206 и Maxim MAX038. В заключение я решил использовать XR2206 — этот чип покупать проще и дешевле.

Частота регулируется двумя потенциометрами, один для грубой настройки, другой для точной настройки. Для этой цели важно использовать потенциометры хорошего качества, иначе будет очень сложно установить точную частоту и будут колебаться. В качестве альтернативы вы можете заменить два переменных резистора 10-витковым потенциометром 100 кОм для большей точности.

Я не использовал печатную плату для этого проекта, так как я припаял как можно больше, однако вы можете видеть, что разные компоненты находятся в разных частях платы. Силовой фильтр и делитель напряжения для регулировки амплитуды расположены слева, конденсаторы для частотного диапазона — внизу по центру. Разделив схему на несколько подсекций, легче разработать проект печатной платы.

Эта схема предназначена для работы от однополюсного источника питания 12 В постоянного тока. Подходящий источник питания показан на следующем шаге.