Широкодиапазонный функциональный генератор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

Задумав построить для домашней лаборатории измерительный генератор, радиолюбители в последнее время все чаще останавливают свой выбор на замкнутой релаксационной системе, состоящей из интегратора и компаратора. Объясняется это тем, что такие генераторы, как правило, проще в изготовлении, чем генераторы синусоидального сигнала, а их возможности гораздо шире. Однако при использовании ОУ широко распространенных серий (К140, К153, К553 и т. п.) получить большую скорость нарастания выходного напряжения интегратора и малое время "отклика" компаратора не удается, поэтому верхняя граничная частота большинства описанных в радиолюбительской литературе генераторов не превышает 10...20 кГц.

(нажмите для увеличения)

В предлагаемом вниманию радиолюбителей приборе в качестве интегратора применен ОУ К574УД1Б (скорость нарастания выходного напряжения - 50 В/мкс, частота единичного усиления - 10 МГц), а компаратор выполнен на элементах микросхемы К155ЛА3 (время задержки - не более 30...40 нс). Это позволило расширить диапазон генерируемых частот до 1 МГц. Генератор вырабатывает напряжения прямоугольной, треугольной и синусоидальной форм, а также прямоугольные импульсы с уровнями ТТЛ и регулируемой длительностью от 0,5 мкс до 1200 мс. Выходное напряжение можно изменять в пределах 0...1 В. Коэффициент гармоник синусоидального сигнала - не более 1,5 %. Выходное сопротивление генератора - около 100 Ом.

Кроме уже названных интегратора (ОУ DA1) и компаратора (DD1), генератор включает в себя эмиттерный повторитель (VT1), формирователь синусоидального напряжения (VT2), масштабный усилитель (ОУ DA2, VT7), буферный каскад (VT4, DD2.1). RS-триггер (DD2.2, DD2.3). два одновибратора (DD3.1, DD3.2) и три транзисторных стабилизатора напряжения (VT3, VT5, VT6). Питается прибор от двуполярного стабилизированного источника напряжения ± 12 В. Ток, потребляемый от источника положительного напряжения,- не более 180 мА, отрицательного - 80 мА.

Прямоугольные импульсы с выхода компаратора (вывод 6 элемента DD1.2) поступают на инвертирующий вход интегратора на ОУ DA1. На выходе последнего формируется напряжение треугольной формы, которое через эмиттерный повторитель на транзисторе VT1 управляет компаратором. Переключателем SA1 частоту колебаний изменяют грубо, переменным резистором R1 - плавно. Подстроечный резистор R16 служит для установки амплитуды, а R17 - постоянной составляющей треугольного напряжения. Требуемый режим работы компаратора обеспечивается подачей на вывод 7 (общий) микросхемы DD1 напряжения -2 В с выхода стабилизатора на транзисторе VT3, а на вывод 14 -- напряжения +3,2 В с выхода стабилизатора на транзисторе VT5.

Колебания треугольной формы с эмиттера транзистора VT1 поступают в каскад, выполненный на полевом транзисторе VT2, где из них формируется синусоидальное напряжение. С истока транзистора синусоидальный сигнал подводится к секции переключателя SA2.2. Сюда же - через резисторы R18 и R22 - подаются напряжения треугольной и прямоугольной форм, снимаемые соответственно с эмиттера транзистора VT1 и выхода элемента DD1.2 компаратора. Сигнал, выбранный переключателем SA2 (его амплитуду регулируют переменным резистором R27), усиливается масштабным усилителем, выполненным на ОУ DA2 и транзисторе VT7, и поступает на ступенчатый аттенюатор - делитель напряжения R24-R26, а с него - через секцию переключателя SA3.2 и резистор R32 - на выходное гнездо XS1.

Прямоугольные импульсы с уровнем ТТЛ поступают на секцию переключателя SA3.2 с выхода буферного каскада, собранного на транзисторе VT4 и элементе DD2.1. Они же запускают одновибратор DD3.1, подключаемый к выходу прибора во втором и третьем (сверху) положениях переключателя. Длительность импульсов регулируют коммутацией конденсаторов С9--С12 и изменением сопротивления переменного резистора R3 времязадающей цепи.

Второй одновибратор микросхемы DD3 использован в формирователе одиночных импульсов (соединяется с выходом прибора в четвертом и пятом положениях переключателя SA3). При нажатии на кнопку SB1 RS-триггер на элементах DD2.2, DD2.3 изменяет свое состояние и положительным перепадом выходного напряжения запускает одновибратор DD3.2. Как и в предыдущем случае, требуемую длительность импульса устанавливают переключателем SA2.1 и резистором R3.

В приборе предусмотрена возможность использования в качестве выходного сигнала перепадов напряжения на выходах RS-триггера при нажатии на кнопку SB1 (шестое и седьмое положения переключателя SA3).

Налаживание генератора начинают с балансировки масштабного усилителя (DA2, VT7). Для этого переключатели SA1-SA3 устанавливают соответственно в положения "0,1...1 кГц", "30...1200 мс" и "1:1", включают питание и подстроечным резистором R31 добиваются нулевого напряжения на выходном гнезде XS1. Затем подстроечным резистором R19 устанавливают на выводе 7 микросхемы DD1 напряжение -2 В. а подстроечным резистором R33 - напряжение +3,2 В на ее выводе 14. После этого к выходу прибора подключают осциллограф, переводят переключатель SA2 в верхнее (по схеме) положение и теми же подстроечными резисторами R19, R33 добиваются того, чтобы прямоугольные импульсы на экране осциллографа стали симметричными (относительно уровня 0).

Далее переключатель SA2 устанавливают во второе (сверху) положение и, переместив движок резистора R1 в нижнее (по схеме) положение, подстроечным резистором R6 симметрируют сигнал треугольной формы. Симметрия последнего не должна нарушаться при переводе движка резистора R1 в другое крайнее положение. Отсутствия постоянной составляющей этого сигнала добиваются подстроечным резистором R17.

Нелинейные искажения синусоидального напряжения сводят к минимуму подстроечным резистором R16, установив переключатель SA2 в третье положение.

После этого движок переменного резистора R27 переводят в верхнее (по схеме) положение и подбирают резистор R29 до получения на выходе прибора напряжения 1В. Таких же напряжений прямоугольной и треугольной форм добиваются подбором резисторов R22 и R18.

В заключение подбирают конденсатор С8 до получения верхней граничной частоты генерируемых колебаний, равной 1 МГц.

Следует отметить, что при желании максимальную частоту генератора можно повысить до 2...2,5 МГц. Для этого конденсатор С8 следует исключить, а сопротивление резистора R16 увеличить до 6,8...10 кОм. Правда, при этом возникнут трудности с получением синусоидального сигнала, так как с увеличением сопротивления указанного резистора уменьшится амплитуда треугольного напряжения. Выход из положения - введение усилителя с линейной (в полосе частот 0...3 МГц) АЧХ между интегратором и формирователем синусоидального напряжения.

А. Ишутинов

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Ядерные реакторы SMR для ЦОД мощностью более 1 ГВт 21.09.2024 Компания Oracle делает очередной шаг в сторону ядерной энергетики, планируя использовать небольшие модульные реакторы (SMR) для питания своих центров обработки данных (ЦОД), в том числе мощностью более 1 гигаватта. Этот проект является частью стратегии компании по расширению инфраструктуры для поддержки искусственного интеллекта и облачных технологий. Во время последнего финансового отчета Ларри Эллисон, глава и технический директор Oracle, сообщил о намерении компании построить три небольших ядерных реактора для обеспечения электроснабжения ЦОД. Эти реакторы представляют собой миниатюрные версии обычных ядерных установок, которые отличаются высокой экономичностью и меньшими затратами на сопутствующую инфраструктуру. SMR обещают стать менее затратными в эксплуатации и способны производить десятки, а в некоторых случаях - сотни мегаватт электроэнергии. Планы Oracle включают развертывание центров обработки данных огромной мощности. На данный момент компания управляет 162 облачными центрами по всему миру. Ведущие из этих ЦОД уже достигают мощностей до 800 мегаватт, поддерживая работу огромных кластеров графических процессоров (GPU) от NVIDIA, которые необходимы для обучения и поддержки моделей искусственного интеллекта. В будущем Oracle намерена строить еще более мощные объекты - свыше 1 гигаватта. Однако технология SMR пока не прошла проверку временем и не вступила в широкую эксплуатацию. Хотя пилотные проекты показали перспективы, ни один реактор такого типа еще не запущен в коммерческую эксплуатацию. Критики технологии утверждают, что SMR остаются дорогими, медленными в разработке и имеют высокие риски, что может затруднить их широкое применение в энергетической отрасли. В частности, американский Институт экономики энергетики и финансового анализа в 2023 году заявил, что SMR пока не готовы к масштабному внедрению. Тем не менее, интерес к ядерной энергетике, включая технологии SMR, не угасает. Крупные технологические компании видят в них перспективы как надежного источника энергии для своих дата-центров. Например, Amazon уже инвестировала $650 миллионов в центр обработки данных Cumulus, находящийся рядом с АЭС Susquehanna мощностью 2,5 ГВт, что обеспечило облачному гиганту доступ к 960 мегаваттам мощности. Microsoft также активно изучает потенциал ядерных технологий. Компания наняла экспертов для мониторинга и анализа развития технологий SMR, рассматривая их как вариант для обеспечения устойчивого энергоснабжения своих объектов. Планы Oracle по созданию гигаваттных центров обработки данных и применению SMR не предполагают быстрого исполнения. По словам руководства компании, полноценное внедрение этих решений ожидается не раньше начала 2030-х годов. Однако это может стать важным шагом в развитии новых технологий, которые помогут решить проблему энергоемкости в эпоху искусственного интеллекта и больших данных. Несмотря на все сложности, SMR остаются перспективной технологией, которая может изменить подход к энергообеспечению в ИТ-индустрии. Их использование в центрах обработки данных может стать новым стандартом для устойчивого развития облачных технологий, а также поможет снизить углеродный след крупных технологических компаний.

Другие интересные новости:

▪ МКС станет заправочной станцией спутников

▪ Экран для слепых

▪ LCD телевизоры дешевеют благодаря Sony и Samsung

▪ Противоспутниковое оружие

▪ В атмосфере Земли накапливается водород

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Технологии радиолюбителя. Подборка статей

▪ статья Ручка из конденсатора. Советы домашнему мастеру

▪ статья Что такое экспрессионизм? Подробный ответ

▪ статья Тамарилло. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Модернизация противовесов антенны. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья По остаткам от деления. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025