Генератор сигналов звуковой частоты своими руками. Генератор звуковых частот для проверки усилителей нч

Доброго дня уважаемые радиолюбители! Приветствую вас на сайте “ “

Собираем генератор сигналов – функциональный генератор. Часть 1.

На этом занятии Школы начинающего радиолюбителя мы с вами продолжим наполнять нашу радиолабораторию необходимым измерительным инструментом. Сегодня мы начнем собирать функциональный генератор . Данный прибор необходим в практике радиолюбителя для настройки различных радиолюбительских схем – усилителей, цифровых устройств, различных фильтров и множества других устройств. К примеру, после того как мы соберем этот генератор, мы сделаем маленький перерыв в ходе которого изготовим простое светомузыкальное устройство. Так вот, что бы правильно настроить частотные фильтры схемы, нам как раз очень пригодится этот прибор.

Почему данный прибор называется функциональный генератор, а не просто генератор (генератор низкой частоты, генератор высокой частоты). Прибор, который мы изготовим, генерирует на своих выходах сразу три различных сигнала: синусоидальный, прямоугольный и пилообразный. За основу конструкции мы возьмем схему С. Андреева, которая опубликована на сайте в разделе: Схемы – Генераторы .

Для начала нам необходимо внимательно изучить схему, понять принцип ее работы и собрать необходимые детали. Благодаря применению в схеме специализированной микросхемы ICL8038 которая как раз предназначена для построения функционального генератора, конструкция получается довольно-таки простой.

Конечно, цена изделия зависит и от производителя, и от возможностей магазина, и от многих других факторов, но в данном случае мы преследуем одну цель: найти необходимую радиодеталь, которая была бы приемлемого качества и главное – по карману. Вы наверное заметили, что цена микросхемы сильно зависит от ее маркировки (АС, ВС и СС). Чем дешевле микросхема, тем хуже ее характеристики. Я бы порекомендовал остановить свой выбор на микросхеме “ВС”. У нее характеристики не очень сильно отличаются от “АС”, но намного лучше чем у “СС”. Но в принципе, конечно, пойдет и эта микросхема.

Собираем простой функциональный генератор для лаборатории начинающего радиолюбителя

Доброго вам дня уважаемые радиолюбители! Сегодня мы продолжим собирать наш функциональный генератор . Чтобы вам не скакать по страницам сайта, еще раз выкладываю принципиальную схему функционального генератора , сборкой которого мы и занимаемся:

А так же выкладываю даташит (техническое описание) микросхем ICL8038 и КР140УД806:

(151.5 KiB, 6,245 hits)

(130.7 KiB, 3,611 hits)

Я уже собрал необходимые детали для сборки генератора (часть у меня была – постоянные сопротивления и полярные конденсаторы, остальные куплены в магазине радиодеталей):

Самыми дорогими деталями оказались микросхема ICL8038 – 145 рублей и переключатели на 5 и 3 положения – 150 рублей. В общей сложности на эту схему придется потратить около 500 рублей. Как видно на фотографии, переключатель на пять положений – двухсекционный (односекционного не было), но это не страшно, лучше больше, чем меньше, тем более, что вторая секция нам возможно пригодится. Кстати, эти переключатели абсолютно одинаковые, а количество положений определяется специальным стопором, который можно установить на нужное число положений самому. На фотографии у меня два выходных разъема, хотя по идее их должно быть три: общий, 1:1 и 1:10 . Но можно поставить небольшой переключатель (один выход, два входа) и коммутировать нужный выход на один разъем. Кроме того хочу обратить внимание на постоянный резистор R6. Номинала в 7,72 МОм в линейке мегаомных сопротивлений нет, ближайший номинал – 7,5 МОм. Для того, чтобы получить нужный номинал придется использовать второй резистор на 220 кОм, соединив их последовательно.

Хочу обратить ваше внимание также на то, что сборкой и наладкой этой схемы собирать функциональный генератор мы не закончим. Для комфортной работы с генератором мы должны знать какая частота генерируется в данный момент работы, или нам бывает необходимо установить определенную частоту. Чтобы не использовать для этих целей дополнительные приборы, мы оснастим наш генератор простым частотомером.

Во второй части занятия мы с вами изучим очередной способ изготовления печатных плат – методом ЛУТ (лазерно-утюжный). Саму плату мы будем создавать в популярной радиолюбительской программе для создания печатных плат – SPRINT LAYOUT .

Как работать с этой программой, я вам пока объяснять не буду. На следующем занятии, в видео файле, покажу как создать нашу печатную плату в этой программе, а также весь процесс изготовления платы методом ЛУТ.

Такое устройство будет очень полезно при испытаниях звуковых цепей усилителей ресиверов, телевизоров и другой промышленной и самодельной аппаратуры. Схема генератора приводится по книге В. Г. Борисова «Юный радиолюбитель» (с 145-146 в 8-м издании), с незначительными изменениями.

Схема генератора ЗЧ

Генератор собран на микросхеме К155ЛА3 (можно использовать К555ЛА3), которая представляет собой 4 элемента 2И-НЕ. Непосредственно генератор образуют последовательно соединенные логические элементы DD1.1, DD1.2, DD1.3, включенные инверторами. Конденсатор C1, емкостью 0,47 мкФ, создает положительную обратную связь между выходом DD1.2 и входом DD1.1. В принципе, сигнал можно снимать с выхода DD1.3, элемент DD1.4 просто их инвертирует. Частоту импульсов можно менять резистором переменным R1. Резистор R2 служит регулятором уровня выходного сигнала. Сопротивление резистора R1 680 Ом, R2 10 кОм, переменные резисторы могут быть любого типа. При указанных в схеме параметрах радиодеталей, частоту импульсов можно менять в пределах 500 - 5000 Гц . Диод VD1 служит для защиты от подачи питания неправильной полярности, в качестве него подойдет любой маломощный диод, например Д220. Схема смонтирована на небольшой макетной плате. Но благодаря малому количеству деталей можно выполнить схему навесным монтажом.

Генератор в сборе

Штатное напряжение питания микросхем К155 и К555 составляет 5 В, но генератор работоспособен при питании схемы от «квадратной» батареи напряжением 4,5 В (батарея типа 3336 по старой номенклатуре), падение напряжения на диоде VD1 не влияет на работоспособность устройства. Устройство можно использовать для проверки работы усилителей звуковой частоты.

На вкус и цвет товарищей нет. Насчет звуков человечество тоже определилось и хорошо оделяет благами сочинителей и извлекателей музыкальных приятностей. Слух развит не у всех, а вот сомнений во всеобщей врождённой способности издавать нечто неприятное для окружающих, нет ни у кого, хотя это и заблуждение.

Предлагаемый Генератор Ужасных Звуков (ГУЗ) "заводит" детей в возрасте 4...12 лет. Нагло-деструктивный смысл игры состоит в подборе максимально неблагозвучной комбинации частот.

Сочетание нескольких частот всегда можно оценить по шкале прекрасно - ужасно. Развитость любого восприятия определяется его рабочим диапазоном. Рафинированные эстеты и ценители туалетного фольклора в общении одинаково занудны. Любители сладенького и солёненького потеряны для кулинарии. А что думает ваш пёс о великой французской парфюмерии лучше с собачьего не переводить.

Из опыта сосуществования с ГУЗ.
Это спорт: цель состязания практического смысла не имеет.
Это игра: хотя бы и на нервах.
Это творчество: для победы нужен талант или хотя бы способности.
Это труд: умение развиваемо.
Это педагогика: и последние станут первыми.
Это отдых: для ума и тела, поскольку они не требуются.
Это наука: максигнусность ещё не найдена.
Это безобразие: оно заканчивается одновременно с батареями питания.

При всём разнообразии подходов к производству неприятных звуков их можно свести к двум структурным схемам. В любом случае есть набор отдельных генераторов звуковой частоты, подбором частот которых и достигают желаемого впечатления. Дальше можно либо объединить сигналы с выходов генераторов в один и использовать общий канал усиления и звуковоспроизведения, либо каждый из генераторов имеет свой усилитель и звуковой излучатель.

Простой генератор ужасных звуков

Синтезатор
В самом простом случае в качестве индивидуальных генераторов звука допустимо использовать простые импульсные генераторы. Для совместной работы желательно унифицировать характеристики их выходных сигналов. Здесь они меандры. Смесь из таких сигналов несколько улучшает восприятие на слух их взаимодействующих гармоник.

Здесь организованы два генераторных канала, каждый из которых состоит из перестраиваемого по частоте автогенератора на логических элементах и делителя частоты пополам на одноразрядном счетчике из D-триггера. После такого делителя всегда имеем чистый меандр.

На электрической схеме видно, что в выполнении функционально идентичных генераторов есть существенные отличия. Это вынужденная мера при их сборке из набора логических элементов одного корпуса микросхемы. Опыт показывает, что у одинаковых по схеме генераторов при настройке на близкие частоты возникает то, что называют слипание частот, затягивание, взамосинхронизация. Тогда регулятор частоты одного из них перестаёт действовать и в большом диапазоне копирует настройку другого.

Если у двух генераторов равные частоты получаются при существенно различных значениях времязадающих элементов (здесь R2,PR1,C1 и R3,PR2,C2), то такой опасности нет.

Хотя микросхемы хорошо работают в диапазоне питающих напряжений 3,5...15V, здесь они запитаны через параметрический стабилизатор (4,7V) на опорном диоде VD1. Его балластом являются резисторы R4, R5. Причём вместе с С3 они образуют двусторонний T-образный фильтр от помех.

Частота генераторов на логических элементах сильно зависит от напряжения питания. В автономных устройствах гальванические элементы со временем "садятся" и без стабилизации добытые гнусности будут улучшаться.

Указанные входные напряжения +7,8...+10V соответствуют стандартной семиэлементной гальванической батарее международного типоразмера 6F22, известной у нас по её первому (40 лет назад!) наименованию "Крона" или герметичной цилиндрической аккумуляторной батарее 7D-0,125.

Если у вас есть иные источники стабильного напряжения, можете смело их использовать, исключив элементы VD1, R3 и R4. С3 лучше оставить.

Акустика
Ужасть украшают децибелы. И самого себя попугать, и щедро поделится ими с окружающими. Тут два пути. Или используем усилители и акустику имеющейся бытовой аппаратуры, или делаем совершенно автономное устройство.

Первый путь прост, быстр в исполнении, эффективен в акустическом плане и привязывает соединительным шнуром группу малолетних экспериментаторов к одному месту, оставляя для взрослых весь остальной мир. Второй путь хорош, если взрослые объединены чем-то стационарным (столом, ТВ, диваном), а всё мешающее удаляется чем дальше за горизонт, тем лучше.

Во всех музыкальных центрах предусмотрены входы для подключения внешних источников стереосигнала (AUX). Есть аналогичные входы на компьютерных звуковых платах (AUX, LINE). Аудио входами оснащены все телевизоры (в основном пока монофоническими). Во всех случаях сигнал с одного выхода подаем на левый канал, со второго на правый. Собственно "ужасности" пространственное разделение звуков не мешает. Тем более не до эстетических переживаний соседям за стенкой.

Уровень выхода импульсных сигналов c синтезатора больше, чем требуется для обычного усилителя низкой частоты (Uinp = 0,2...1V, Rinp = 20...100kΩ), поэтому проблем с сопряжением не должно быть. Нужно лишь помнить, что на вход УНЧ нужно подавать переменный сигнал без постоянной составляющей, т.е. через разделительный конденсатор.

Схема сопряжения для одного канала . Триммер RP5 согласовывает выходной уровень сигнала с синтезатора и входной уровнень конкретного усилителя. Установите его так, чтобы регулятор громкости усилителя оптимально ей управлял.

Автономному генератору нужен свой звуковой усилитель. Выбираем их из необходимой мощности на выходе. Объединяем сигналы в один на простом резистивном микшере с возможностью раздельной регулировки выходного уровней звука для каждого из генераторных каналов.

О настройке
Регулировка частот от низких до высоких частот проводится изменением сопротивления настроечного резистора. Для получения комфортного ощущения равномерного изменения частоты от угла поворота ручки регулятора его характеристика должна быть логарифмической. Для отечественных элементов ей соответствует литера Б в конце наименования. Можно усовершенствовать (усложнив) настройку, поделив звуковой диапазон на два-три поддиапазона.

Для честной групповой игры (очень ценится!) совершенно необходима память настроек. Даже фиксации всего двух настроек достаточно для безупречного соревнования с любым числом игроков по олимпийской системе с выбыванием проигравшего. Одна из настроек хранит наиболее впечатляющую звуковую комбинацию на данный момент, а вторая используется для творческих изысканий претендента. Переводом переключателя всегда можно сравнить оба звука и выбрать худший. При выигрыше претендента его настройки фиксируются, а следующая попытка идёт с регуляторами низвергнутого с пьедестала.

Победа вожделенна и не стоит соблазнять возможностью чуть-чуть подправить звук лидера. Настройки нужно защищать от шустриков. В данном случае, простота электроники оставляет эту функцию конструктору корпуса. Годятся все варианты механическую блокировки или затруднение доступа к регуляторам сохраняемых настроек.
Хорошая зарекомендовала себя, например, жезловая защита, где в качестве регуляторов использованы подстроечные резисторы с коротким шлицом, не выступающими над лицевой панелью прибора, а в наличии есть только одна пара переставляемых утапливаемых ручек.

Синтезатор ужасных звуков . Корпус из алюминиевого профиля с боковыми козырьками хорошо защищают ручки от случайных касаний, а расположение регуляторов, относящихся к разным настройкам на противоположных сторонах делает попытки сбить настройки лидера уж очень явными. В среднем положении переключателя контроля А/В питание снимается.

Две настройки в одном из генераторов. В положении переключателя "off" отдельной группой переключателя SA1 (не показана) питание выключается.

Конструкция

Разводка печати синтезатора . Стабилизатор питания (R3, R4, C3, VD1), необходимый только в ряде случаев, не показан. Настроечные резисторы RP1 и RP2 устанавливаются отдельно.
Шаг сетки 1,25 мм.

Нуждаются при настройке в эталонном сигнале постоянной величины. Многие испытывают и настраивают схемы УНЧ просто коснувшись пальцем входа или подав музыкальную мелодию от ПК или смартфона, более продвинутые радиолюбители запускают специальные тестовые программы, но правильнее всего будет собрать маленький и простой малошумящий тестовый генератор, чтобы раз и навсегда решить этот вопрос.

Схема генератора ЗЧ для проверки УНЧ

Схема транзисторного генератора для тестирования УНЧ

Данная схема представляет собой генератор синусоидальных сигналов с тремя переключаемыми частотами: 300 Гц, 1 кГц, 3 кГц, и благодаря низкому гармоническому искажению — 0,11%, 0,23% и 0,05% соответственно при максимальном выходном напряжении, устройство действительно хорошо работает во время испытаний и измерений параметров усилительных аудиоустройств.

Плата генератора для проверки УНЧ

Выходное напряжение генератора устанавливается в 2-х поддиапазонах 0 — 77,5 мВ и 0 — 0,775 В (RMS). Частоты выбираются с помощью переключателя S1, выходной диапазон напряжений — S2.

Расположение деталей на плате генератора ЗЧ

Калибровка частот на каждом из поддиапазонов выполняется с помощью частотомера и потенциометров R3, R4 и R5. Откалибруйте величину выходного напряжения с помощью милливольтметра.

Осциллограмма сигнала выхода 1

Осциллограмма сигнала выхода 2

Питание схемы возможно от 8 — 15 В. Стабилизатор 78L05 с двумя диодами 1N4148 снижает входное напряжение до 6,2 В. Потребляемый ток около 4,5 мА, поэтому с целью предельного уменьшения шумов и возможности использовать тестер автономно — запитывайте его от батареек (аккумуляторов).

Для их проверки? Не солидно. Предлагаю потратить один приятный, творческий вечер на изготовление звукового пробника. Схема такого простейшего генератора сигналов приводится по книге В. Г. Борисова «Юный радиолюбитель» (с 253-255 в 6-м издании или с 98-99 в 8-м издании).

Генератор представляет собой мультивибратор, собранный на транзисторах МП39-МП42, впрочем, для этой схемы подойдут практически любые исправные транзисторы. Резисторы R1-R4 типа МЛТ-0,125 или МЛТ-0,25. Конденсаторы C1 - С3 любого типа (например, К73-17 или К10-17Б). Устройство питается от гальванического элемента, напряжением 1,5 В. Ток, потребляемый устройством, около 0,5 мА.

При указанных в схеме параметрах деталей, генератор выдает импульсы с основной частотой около 1 кГц и амплитудой около 0,5 В. Основную частоту можно изменить, поставив конденсаторы С1 и С2 другой емкости. Мультивибратор помимо сигналов основной частоты выдает еще множество более высокочастотных гармоник. Так что этот генератор сигналов подходит для проверки, как тракта звуковой частоты приемника, так и высокочастотного тракта. Устройство собрано в корпусе дорожной мыльницы.

Плюсовой проводник снабжен зажимом «крокодил», а второй проводник выполнен в виде щупа из толстой медной проволоки. Для того, чтобы, сигналы генератора, не «просачивались» в схему минуя щупы, всю конструкцию надо заключить в экран, соединенный с положительным проводником. Естественно от всех других цепей экран надо изолировать. Роль экрана играет алюминиевая фольга. Спасибо за внимание. Автор статьи Лекомцев Д .