วงจรการทำงานของเครื่องกำเนิดคลื่นไซน์ เครื่องกำเนิดไซน์ การสั่นแบบไซนูซอยด์ สัญญาณ แรงดันไฟฟ้า โครงการ สะพานเวียนและออปแอมป์
Wien Bridge เครื่องกำเนิดสัญญาณทดสอบฮาร์มอนิกต่ำ
เมื่อคุณไม่มีมันอยู่ในมือ เครื่องกำเนิดคลื่นไซน์คุณภาพสูง- จะดีบักแอมพลิฟายเออร์ที่คุณกำลังพัฒนาได้อย่างไร? เราต้องทำด้วยวิธีชั่วคราว
ในบทความนี้:
- ความเป็นเชิงเส้นสูงเมื่อใช้ op-amp แบบประหยัด
- ระบบ AGC ที่แม่นยำพร้อมการบิดเบือนน้อยที่สุด
- ใช้แบตเตอรี่: มีการรบกวนน้อยที่สุด
พื้นหลัง
ในตอนต้นของสหัสวรรษ ทั้งครอบครัวของเราย้ายไปอยู่ประเทศห่างไกล อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของฉันบางส่วนติดตามเราไป แต่น่าเสียดายไม่ใช่ทั้งหมด ดังนั้นฉันจึงพบว่าตัวเองอยู่ตามลำพังกับโมโนบล็อกขนาดใหญ่ที่ฉันประกอบไว้ แต่ยังไม่ได้แก้ไขข้อบกพร่อง โดยไม่ต้องใช้ออสซิลโลสโคป โดยไม่มีเครื่องกำเนิดสัญญาณ ด้วยความปรารถนาอย่างแรงกล้าที่จะทำโปรเจ็กต์นั้นให้เสร็จสิ้นและในที่สุดก็ฟังเพลงได้ ฉันได้รับออสซิลโลสโคปจากเพื่อนเพื่อใช้ชั่วคราว ด้วยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าฉันต้องประดิษฐ์บางอย่างด้วยตัวเองอย่างเร่งด่วน ตอนนั้นฉันยังไม่คุ้นเคยกับซัพพลายเออร์ส่วนประกอบที่มีอยู่ที่นี่ ในบรรดาออปแอมป์ที่เกิดขึ้นคือผลิตภัณฑ์ที่ย่อยไม่ได้หลายชนิดของอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ของโซเวียตโบราณ และ LM324 บัดกรีจากแหล่งจ่ายไฟของคอมพิวเตอร์ที่ถูกไฟไหม้
เอกสารข้อมูล LM324: National/TI, Fairchild, OnSemi... ฉันชอบอ่านเอกสารข้อมูลจาก National - โดยปกติแล้วจะมีตัวอย่างการใช้ชิ้นส่วนที่น่าสนใจมากมาย OnSemi ก็ช่วยในกรณีนี้ด้วย แต่ “ยิปซีลิตเติ้ล” กีดกันผู้ติดตามของบางสิ่งบางอย่าง :)
คลาสสิกของประเภท
ช่วยผู้เขียน!
บทความนี้แสดงเทคนิคง่ายๆ หลายประการที่ช่วยให้คุณประสบความสำเร็จได้อย่างมาก การสร้างและขยายสัญญาณไซน์ซอยด์คุณภาพสูงโดยใช้แอมพลิฟายเออร์สำหรับการดำเนินงานราคาไม่แพงซึ่งมีอยู่ทั่วไปและทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามรอยต่อ p-n:
- การจำกัดช่วงของการควบคุมระดับอัตโนมัติและลดอิทธิพลของความไม่เชิงเส้นขององค์ประกอบควบคุม
- การเปลี่ยนระยะเอาต์พุต op-amp เป็นโหมดการทำงานเชิงเส้น
- การเลือกระดับพื้นดินเสมือนที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานแบตเตอรี่
ทุกอย่างชัดเจนหรือไม่? คุณพบสิ่งใหม่หรือต้นฉบับในบทความนี้หรือไม่ ฉันจะยินดีหากคุณแสดงความคิดเห็นหรือถามคำถามและแบ่งปันบทความกับเพื่อน ๆ ของคุณบนโซเชียลเน็ตเวิร์กโดย "คลิก" ไอคอนที่เกี่ยวข้องด้านล่าง
ภาคผนวก (ตุลาคม 2017)พบได้บนอินเทอร์เน็ต: http://www.linear.com/solutions/1623 ฉันได้ข้อสรุปสองประการ:
- ไม่มีอะไรใหม่ภายใต้ดวงอาทิตย์
- อย่าไล่ตามราคาถูกนะบาทหลวง! ถ้าฉันใช้ op-amp ปกติ ฉันจะได้ Kg ต่ำที่เป็นแบบอย่าง
รายการนี้ถูกโพสต์ใน โดย บุ๊คมาร์ค.
ความคิดเห็นเกี่ยวกับ VKontakte
254 ความคิดเกี่ยวกับ “ Wien Bridge เครื่องกำเนิดสัญญาณทดสอบฮาร์มอนิกต่ำ”
ไซต์นี้ใช้ Akismet เพื่อลดสแปม
วงจรของเครื่องกำเนิดสัญญาณไซน์ซอยด์ฮาร์มอนิกความถี่ต่ำนี้มีไว้สำหรับการปรับแต่งและซ่อมแซมเครื่องขยายเสียง
เครื่องกำเนิดคลื่นไซน์เมื่อใช้ร่วมกับมิลลิโวลต์มิเตอร์ ออสซิลโลสโคป หรือมิเตอร์ความผิดเพี้ยน จะสร้างความซับซ้อนที่มีคุณค่าสำหรับการปรับแต่งและซ่อมแซมทุกขั้นตอนของเครื่องขยายเสียง
ลักษณะสำคัญ:
- ความถี่ที่สร้างขึ้น: 300 Hz, 1 kHz, 3 kHz
- ความเพี้ยนฮาร์มอนิกสูงสุด (THD): 0.11% - 1 kHz, 0.23% - 300Hz, 0.05% - 3 kHz
- การบริโภคปัจจุบัน: 4.5 mA
- การเลือกแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุต: 0 - 77.5 mV, 0 - 0.775 V.
วงจรกำเนิดคลื่นไซน์ค่อนข้างเรียบง่ายและสร้างขึ้นจากทรานซิสเตอร์สองตัวซึ่งให้ความเสถียรของความถี่และแอมพลิจูดสูง การออกแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่ต้องการองค์ประกอบเสถียรภาพใดๆ เช่น หลอดไฟ เทอร์มิสเตอร์ หรือส่วนประกอบพิเศษอื่นๆ เพื่อจำกัดแอมพลิจูด
แต่ละความถี่ในสามความถี่ (300 Hz, 1 kHz และ 3 kHz) ถูกตั้งค่าโดยสวิตช์ S1 แอมพลิจูดของสัญญาณเอาท์พุตสามารถเปลี่ยนได้อย่างราบรื่นโดยใช้ตัวต้านทานผันแปร R15 ในสองช่วง ซึ่งตั้งค่าโดยสวิตช์ S2 ช่วงแอมพลิจูดที่ใช้ได้คือ 0 - 77.5 mV (219.7 mV จากจุดสูงสุดถึงจุดสูงสุด) และ 0 - 0.775 V (2.191 V จากจุดสูงสุดถึงจุดสูงสุด)
รูปภาพต่อไปนี้แสดงเค้าโครงของแผงวงจรพิมพ์และการจัดเรียงองค์ประกอบต่างๆ บนแผงวงจร
รายการส่วนประกอบวิทยุที่จำเป็น:
- R1 - 12k
- R2 - 2k2
- R3, R4, R5, R15 - ตัวแปร 1k
- R6, R7 - 1K5
- R8 - 1000
- R9 - 4k7
- R10 - 3k3
- R11 - 2k7
- 12 ฿ - 300
- R13 - 100,000
- C1 - 22น
- C2 - 3u3
- C3 - 330n
- C4 - 56น
- C5 - 330n
- C6, C7 - 100n
- D1, D2 - 1N4148
- T1, T2, T3 - BC337
- IO1 - 78L05
หากชิ้นส่วนทั้งหมดได้รับการติดตั้งอย่างถูกต้องและไม่มีข้อผิดพลาดในการติดตั้ง เครื่องกำเนิดคลื่นไซน์ควรทำงานได้ในครั้งแรกที่เปิดเครื่อง
แรงดันไฟฟ้าของวงจรสามารถอยู่ในช่วง 8-15 โวลต์ เพื่อรักษาแอมพลิจูดแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรของสัญญาณเอาท์พุต สายไฟจะถูกทำให้เสถียรเพิ่มเติมโดยวงจรไมโคร 78L05 และไดโอด D1, D2 ส่งผลให้มีแรงดันไฟฟ้าประมาณ 6.2 โวลต์ที่เอาต์พุตโคลง
ก่อนที่จะเปิดเครื่องเป็นครั้งแรก คุณต้องเชื่อมต่อเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากับมิเตอร์ความถี่หรือออสซิลโลสโคป และตั้งค่าความถี่เอาต์พุตที่แน่นอนสำหรับแต่ละช่วงโดยใช้ตัวต้านทานการตัดแต่ง R3, R4 และ R5: 300 Hz, 1 kHz และ 3 กิโลเฮิร์ตซ์ หากจำเป็นหากไม่สามารถปรับความถี่ได้ทั้งหมดคุณสามารถเลือกความต้านทานของตัวต้านทานคงที่ R6-R8 เพิ่มเติมได้
http://pandatron.cz/?1134&sinusovy_generator_s_nizkym_zkreslenim
เครื่องกำเนิดเสียงทดสอบคลื่นไซน์ที่นำเสนอนั้นใช้สะพาน Wien ซึ่งสร้างความผิดเพี้ยนของคลื่นไซน์ต่ำมากและทำงานตั้งแต่ 15 Hz ถึง 22 kHz ในสองย่านความถี่ย่อย แรงดันเอาต์พุตสองระดับ - ตั้งแต่ 0-250 mV และ 0-2.5 V วงจรไม่ซับซ้อนเลยและแนะนำให้ประกอบแม้โดยนักวิทยุสมัครเล่นที่ไม่มีประสบการณ์
รายการชิ้นส่วนเครื่องกำเนิดเสียง
- R1, R3, R4 = 330 โอห์ม
- R2 = 33 โอห์ม
- R5 = โพเทนชิโอมิเตอร์คู่ 50k (เชิงเส้น)
- R6 = 4.7k
- R7 = 47k
- R8 = โพเทนชิออมิเตอร์ 5k (เชิงเส้น)
- C1, C3 = 0.022uF
- C2, C4 = 0.22uF
- C5, C6 = 47uF ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า (50v)
- IC1 = TL082 ออปแอมป์คู่พร้อมซ็อกเก็ต
- L1 = หลอดไฟ 28V/40mA
- J1 = ขั้วต่อ BNC
- J2 = แจ็คอาร์ซีเอ
- B1, B2 = 9 V โครนา
วงจรที่วางไว้ด้านบนนั้นค่อนข้างเรียบง่าย และใช้แอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการคู่ TL082 ซึ่งใช้เป็นออสซิลเลเตอร์และแอมพลิฟายเออร์บัฟเฟอร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะนาล็อกทางอุตสาหกรรมนั้นถูกสร้างขึ้นตามประเภทนี้เช่นกัน สัญญาณเอาท์พุตเพียงพอแม้จะเชื่อมต่อหูฟังขนาด 8 โอห์มก็ตาม ในโหมดสแตนด์บาย การใช้กระแสไฟจะอยู่ที่ประมาณ 5 mA จากแบตเตอรี่แต่ละก้อน มีสองตัว ตัวละ 9 โวลต์ เนื่องจากแหล่งจ่ายไฟ op-amp เป็นแบบไบโพลาร์ มีการติดตั้งขั้วต่อเอาต์พุตสองประเภทที่แตกต่างกันเพื่อความสะดวก สำหรับ LED ที่สว่างเป็นพิเศษ คุณสามารถใช้ตัวต้านทาน 4.7k R6 ได้ สำหรับ LED มาตรฐาน - ตัวต้านทาน 1k
ออสซิลโลแกรมแสดงสัญญาณเอาท์พุตจริง 1 kHz จากเครื่องกำเนิด
การประกอบเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
ไฟ LED ทำหน้าที่เป็นไฟแสดงการเปิด/ปิดของอุปกรณ์ สำหรับหลอดไส้ L1 มีการทดสอบหลอดไฟหลายประเภทในระหว่างขั้นตอนการประกอบและทั้งหมดทำงานได้ดี เริ่มต้นด้วยการตัด PCB ตามขนาดที่ต้องการ แกะสลัก เจาะ และประกอบ
ตัวที่นี่เป็นครึ่งไม้-ครึ่งโลหะ ตัดไม้หนา 2 นิ้วสำหรับด้านข้างตู้ ตัดแผ่นอลูมิเนียมขนาด 2 มม. สำหรับแผงด้านหน้า และกระดาษแข็งเคลือบสีขาวแผ่นหนึ่งสำหรับหน้าปัดขนาด งออะลูมิเนียมสองชิ้นเพื่อสร้างที่ใส่แบตเตอรี่แล้วขันสกรูไปทางด้านข้าง
เครื่องกำเนิดความถี่เสถียรต่างๆ เป็นอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการที่จำเป็น มีมากมายบนอินเทอร์เน็ต แต่ล้าสมัยหรือไม่มีความครอบคลุมความถี่ที่กว้างเพียงพอ อุปกรณ์ที่อธิบายไว้ ณ ที่นี้อิงตามคุณภาพสูงของชิปเฉพาะทาง XR2206- ช่วงความถี่ที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าครอบคลุมนั้นน่าประทับใจ: 1 Hz - 1 MHz!XR2206สามารถสร้างรูปคลื่นไซน์ สี่เหลี่ยม และสามเหลี่ยมคุณภาพสูง ด้วยความแม่นยำและความเสถียรสูง สัญญาณเอาท์พุตสามารถมีทั้งการมอดูเลตแอมพลิจูดและความถี่
พารามิเตอร์เครื่องกำเนิด
คลื่นไซน์:
แอมพลิจูด: 0 - 3V พร้อมแหล่งจ่าย 9V
- การบิดเบือน: น้อยกว่า 1% (1 kHz)
- ความเรียบ: +0.05 เดซิเบล 1 เฮิรตซ์ - 100 กิโลเฮิรตซ์
คลื่นสี่เหลี่ยม:
แอมพลิจูด: 8V พร้อมแหล่งจ่ายไฟ 9V
- เวลาเพิ่มขึ้น: น้อยกว่า 50 ns (ที่ 1 kHz)
- เวลาตก: น้อยกว่า 30 ns (ที่ 1 kHz)
- ไม่สมดุล: น้อยกว่า 5% (1 kHz)
สัญญาณสามเหลี่ยม:
แอมพลิจูด: 0 - 3 V พร้อมแหล่งจ่ายไฟ 9 V
- ความไม่เชิงเส้น: น้อยกว่า 1% (สูงสุด 100 kHz)
แบบแผนและ PP
ภาพวาด PCB
การปรับความถี่คร่าวๆ ดำเนินการโดยใช้สวิตช์ 4 ตำแหน่งสำหรับช่วงความถี่ (1) 1 Hz-100 Hz, (2) 100 Hz-20 kHz, (3) 20 kHz-1 MHz (4) 150 kHz-1 MHz แม้ว่าวงจรจะระบุขีดจำกัดบนที่ 3 เมกะเฮิรตซ์ แต่ความถี่สูงสุดที่รับประกันคือ 1 MHz ดังนั้นสัญญาณที่สร้างขึ้นอาจมีความเสถียรน้อยกว่า
วงจรกำเนิดคลื่นไซน์ (10+)
เครื่องกำเนิดการสั่นแบบไซน์ซอยด์ โครงการ
ในทางปฏิบัติ เรามักจะเผชิญกับความจำเป็นในการรับสัญญาณไซน์ซอยด์ที่มีความถี่ค่อนข้างต่ำ ยิ่งกว่านั้นคุณต้องมีเครื่องกำเนิดสัญญาณที่เชื่อถือได้สูง ในขณะเดียวกันข้อกำหนดด้านคุณภาพของไซนัสก็ไม่เข้มงวดมากนัก ระดับฮาร์โมนิคคี่ 2% ค่อนข้างเหมาะสม โดยแทบไม่มีฮาร์โมนิคเลยแม้แต่น้อย เครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้าไซน์ซอยด์ที่เชื่อถือได้ที่ดีสำหรับความถี่ที่สูงขึ้นตามวงจรการสั่นเป็นที่รู้จักกันดี แต่สำหรับความถี่ต่ำ (ต่ำกว่า 10 kHz) จะต้องได้รับการพัฒนา
คุณสมบัติของเครื่องกำเนิด Wien แบบคลาสสิก
เครื่องกำเนิดไฟฟ้า Wien ใช้เป็นพื้นฐาน ออสซิลเลเตอร์ Wien แบบคลาสสิกใช้วงจรพิเศษที่สร้างการเปลี่ยนเฟส 0 องศาตามความถี่ที่ต้องการ วงจรนี้จะถ่ายโอนสัญญาณจากเอาต์พุตของ op-amp ไปยังอินพุตที่ไม่กลับด้าน ที่ความถี่อื่น Phase Shift จะไม่เป็นศูนย์ นี่คือสิ่งที่กำหนดการสร้างที่ความถี่ที่กำหนด วงจรนี้จะลดทอนสัญญาณลงสามเท่า ดังนั้นสำหรับการแกว่ง ออปแอมป์จะต้องได้รับค่าเกนเพิ่มขึ้น 3 เท่า หากค่าเกนต่ำกว่าสาม การสร้างจะไม่เกิดขึ้น หากเกนสูงกว่าสาม ความอิ่มตัวจะเกิดขึ้นและคุณภาพของคลื่นไซน์จะลดลง หากเกนเป็นสาม เครื่องกำเนิดจะสร้างสัญญาณเอาท์พุตไซน์ซอยด์ที่มีแอมพลิจูดที่คาดเดาไม่ได้ เพื่อกำจัดความอิ่มตัวของสีและรับรองแอมพลิจูดของสัญญาณที่ต้องการที่เอาท์พุต ออสซิลเลเตอร์ Wien แบบคลาสสิกใช้หลอดไส้เพื่อสร้างเกนที่ต้องการในวงจรป้อนกลับเชิงลบ
นี่คือการเลือกวัสดุ: ซีเนอร์ไดโอด VD1, VD2- ที่ 3.6 โวลต์ 1 วัตต์. ตัวต้านทาน R1- 20 โอห์ม ตัวต้านทาน R4- ตัวต้านทานทริมมิง 15 kOhm นิกาย ตัวต้านทาน R2, R3และ ตัวเก็บประจุ C1 และ C2มีค่าเท่ากันและถูกกำหนดโดยความถี่ - ความถี่ในการสร้าง (Hz)] = 1 / (2 * PI * [ ความต้านทานของตัวต้านทานตัวใดตัวหนึ่ง (โอห์ม)] * [ความจุของตัวเก็บประจุตัวใดตัวหนึ่ง (F)] ตัวเก็บประจุ C3, C4- 10 ยูเอฟ 16 โวลต์ ตัวต้านทาน R5, R6- 10 โอห์ม อุปกรณ์สร้างสัญญาณไซน์ที่มีแอมพลิจูดประมาณ 4 โวลต์ ซึ่งสัมพันธ์กับจุดเชื่อมต่อของ C3 และ C4 แบบสมมาตร การตั้งค่าเครื่องกำเนิดไซน์การตั้งค่าผลิตภัณฑ์ลงมาเพื่อติดตั้งตัวต้านทานทริมเมอร์ในตำแหน่งที่ ด้านหนึ่ง, รุ่นที่มั่นคงเกิดขึ้น, อีกด้านหนึ่งไซน์มีคุณภาพเป็นที่ยอมรับ น่าเสียดายที่พบข้อผิดพลาดเป็นระยะในบทความ มีการแก้ไข บทความเสริม พัฒนา และเตรียมบทความใหม่ สมัครรับข่าวสารเพื่อรับทราบข้อมูล หากมีอะไรไม่ชัดเจนโปรดถาม! |
