Генератор сигналов

Основой описываемого генератора сигналов (см. схему на рис. 4) является интегральная микросхема МС 1 — операционный усилитель. Выходной каскад, собранный на транзисторах Т 1 и Т2, служит, как говорилось выше, исключительно для снижения выходного сопротивления генератора.

Генератор вырабатывает колебания синусоидальной формы частотой от 14 Гц до 200 кГц. Этот диапазон разбит на четыре поддиапазона : 14— 200 Гц; 140 Гц —2 кГц; 1,4-20 и 14—200 кГц. Неравномерность частотной характеристики в диапазоне 14 Гц—140 кГц—менее 0,2 дБ, в диапазоне 140—200 кГц — 2 дБ. Коэффициент гармонических искажений в диапазоне 14 Гц —20 кГц менее 2%.

Выходное сопротивление генератора 75 Ом, выходное напряжение плавно регулируется от 0 до 1В , ступенчатый аттенюатор позволяет ослабить его в 10, 100 и 1000 раз (на 20, 40 и 60 дБ соответственно). Минимальный уровень выходного сигнала — 10 мкВ. Для соединения с налаживаемой аппаратурой и контрольным вольтметром переменного тока в приборе предусмотрены отдельные гнезда.

Питается генератор от двух батарей Крона, потребляя ток около 16 мА. Возможно питание и от любого внешнего двуполярного источника напряжением ±9В. Генератор имеет встроенный стабилизатор напряжения, благодаря чему все его параметры сохраняются при снижении напряжения питания до 7,5 В.

Габариты прибора (без органов управления и присоединения, а также подставки) — 140X85X42 мм, масса (с источником питания) — 480 г. Его внешний вид показан на 4-й странице вкладки.

Как видно из схемы, напряжение положительной обратной связи подается на неинвертирующий вход операционного усилителя МС 1 с частотноизбирательного делителя, состоящего из сдвоенного переменного резистора R2R6, постоянных резисторов Rl , R7 и конденсаторов С3—С10, подключаемых к ним с помощью переключателя поддиапазонов В1. Напряжение отрицательной обратной связи снимается с делителя напряжения, состоящего из резисторов R3— R5, лампочки накаливания Л 1 , стабилизирующей амплитуду колебаний, и корректирующих конденсаторов С1 и С2. Наличие глубокой отрицательной обратной, связи приводит к тому, что амплитуда выходного сигнала практически не зависит от частоты.

Нагрузкой генератора служат соединенные последовательно постоянный резистор R9 и переменный резистор R12, с помощью которого осуществляется плавная регулировка выходного напряжения. С движка этого резистора сигнал подается на разъем Ш 1 (Контроль выхода) и ступенчатый аттенюатор, состоящий из резисторов R13—R18. Необходима я- амплитуда выходного сигнала устанавливается с помощью переключателя В2, подвижный контакт которого соединен с разъемом Ш5 (Выход).

Стабилизаторы напряжения питания выполнены по простейшей схеме на стабилитронах Д 1 , Д2 и резисторах R10, R11. В связи с тем, что для питания используется двуполярный источник напряжения, в приборе установлен двухполюсный выключатель. Если предполагается питать генератор только от автономного источника (гальванической или аккумуляторной батареи), то схему стабилизатора напряжения можно упростить, оставив только один гасящий резистор, (рис. 5), а для выключения питания применить однополюсный выключатель. Однако это полностью исключит возможность питания прибора от выпрямителя, один из полюсов которого соединен с его корпусом.

Конструкция и детали. Конструкция прибора показана на 4-й странице вкладки. Все его детали, кроме гнездовых частей коаксиальных разъемов Ш 1 и Ш5, смонтированы на печатной плате размерами 129X83 мм, изготовленной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Контакты переключателей B1, B2 и выключателя питания ВЗ вставлены в соответствующие отверстия в плате со стороны печатных проводников и закреплены в ней припаянными к ним соединительными проводниками. На этой же стороне платы установлены держатель батареи питания в виде коробки прямоугольной формы (сплав АМц-П толщиной 1 мм) и дюралюминиевый угольник с разъемом Ш 4 (стандартная трехгнездная колодка СГ-3) для подключения внешнего источника питания. Для крепления этих деталей на плате использованы винты М2Х5

с потайной головкой. Между держателем батареи и платой проложены изоляционные шайбы толщиной 2 мм.

Корпус прибора, как и генератора сигналов высокой частоты (см. Радио, 1974, № 8, стр. 45—48), состоит из П-образных основания и крышки, изготовленных из того же материала, что и держатель батареи. На основании с помощью винтов М2Х6 закреплены четыре латунные резьбовые стойки высотой 21 мм, к которым крепится печатная плата с механизмом перестройки частоты. Он состоит (см . вкладку) из кронштейна 2 с круглым отверстием, в которое вставлен сдвоенный переменный резистор 1, барабана 6 со шкалой частот и фланцем, выполняющим роль ручки управления, полуоси 5, навинченной на резьбовую часть оси переменного резистора и одновременно крепящей на ней барабан 6, и подшипника 7.

Кронштейн 2 и подшипник 7 закреплены с помощью винтов М2Х3 и на печатной плате. Это дает возможность настраивать генератор, не пользуясь какими-либо соединительными проводами, без которых невозможно было бы обойтись, если бы механизм перестройки частоты был закреплен на основании корпуса.

Для увеличения момента трения в механизме применен простейший тормоз, состоящий из пружины 10 (бронза толщиной 0,3 мм) и фторопластовой насадки 11, прижатой к внешнему кольцу фланца барабана 6. Штифты 4, один из которых запрессован в барабан 6, а два других — в кронштейн 2, служат для ограничения угла поворота движков переменного резистора, так как последний не имеет собственного ограничителя.

Шкала генератора вычерчена на полоске плотной бумаги, склеенной в кольцо непосредственно на самом барабане 6. Надписи, поясняющие назначение органов управления и присоединения, нанесены тушью на полосках бумаги разных цветов и закрыты сверху накладкой из прозрачного органического стекла толщиной 2 мм. Для крепления накладки использованы винты, крепящие резьбовые стойки и гайка выключателя ВЗ. Роль визира шкалы выполняют риски, нанесенные с обеих сторон накладки посредине окна шкалы.

В генераторе применены постоянные резисторы МЛТ-0,125, ВС-0,125 (УЛМ-0,12), сдвоенный переменный резистор СП5-21А, переменный резистор СП4-1 (R12), подстроечный резистор СПЗ-16, конденсаторы К76П-1 (С3 и С 7 ), К71-4 (С4, С5, С8, С9), КМ (остальные), миниатюрная лампочка накаливания НСМ-20 (Л1). Вместо резистора СП6-21А можно использовать сдвоенные переменные резисторы и других типов (желательно группы Б или В), но в этом случае придется несколько изменить конструкцию механизма перестройки частоты и прибора в целом.

Разъемы Ш 1 и Ш5 — СР-50-73 ФВР (можно заменить разъемами для подключения телевизионной антенны), выключатель питания ВЗ — микротумблер МТ-3, переключатели поддиапазонов (В1) и ступенчатого аттенюатора (В2) переделаны (см. упомянутую выше статью) из движковых переключателей диапазонов от транзисторного радиоприемника Сокол. Транзисторы Т 1 , Т2 — любые германиевые низкочастотные, их статический коэффициент передачи тока В_ст значения не имеет.

Для облегчения налаживания генератора конденсаторы частотозадаю-щей цепи желательно применить с 5%-ным отклонением емкости от номинала. В этом случае можно обойтись градуировкой генератора только на одном поддиапазоне (например, 14—200 Гц) и пользоваться в дальнейшем одной шкалой, умножая значения частоты, отсчитанной по ней, на множитель соответствующего поддиапазона (на 10 для второго, на 1.00 — для третьего и на 1000 — для четвертого).

Налаживание генератора начинают с проверки правильности монтажа на соответствие принципиальной схеме. После этого устанавливают движок подстроенного резистора R5 в верхнее (по схеме) положение, переключатели В1 и В2 — в положения, показанные на схеме, разъем Ш5 (Выход) соединяют со входом усилителя вертикального отклонения луча осциллографа (С1-5, С1 -20, C1-49 и т. п.) и включают питание. При этом на экране осциллографа должно появиться изображение импульсов прямоугольной формы, частота которых плавно изменяется при вращении оси переменных резисторов R2R6. Уменьшая сопротивление введенной части подстроечного резистора R5 добиваются того, чтобы форма генерируемых прибором колебаний стала синусоидальной. Если при этом генерация получается неустойчивой и срывается при приближении формы колебаний к синусоидальной, то необходимо подобрать резисторы R3 и R4 так, чтобы стала возможной плавная регулировка амплитуды неискаженного сигнала. Ее устанавливают равной 1В (двойной размах 2,8 В).

Затем проверяют наличие генерации на остальных поддиапазонах . На высших частотах четвертого поддиапазона (14—200 кГц) форма колебаний может значительно отличаться от синусоидальной . Уменьшения искажений добиваются подбором корректирующего конденсатора С 2 . Возникающую при этом паразитную амплитудную модуляцию сигнала на средних частотах этого поддиапазона устраняют подбором конденсатора C1, а паразитную генерацию на частотах 2—10 МГц — более точным подбором резистора R3.

После этого измеряют крайние частоты четвертого поддиапазона . Это можно сделать методом фигур Лисражд , лодавая на один из входов осциллографа сигнал налаживаемого генератора, а на другой — от образцового генератора сигналов, с помощью частотомера или, наконец, если осциллограф имеет калиброванную длительность развертки, непосредственно измеряя период колебаний генератора, наблюдаемых на экране ос-

циллографа . Однако в последнем случае точность измерений будет невысокой, так как калибраторы осциллографов имеют погрешность, достигающую 5—10%. Высшую частоту этого поддиапазона , соответствующую минимальному сопротивлению сдвоенного резистора R2R6, устанавливают (с запасом 3—5%) подбором резисторов R1 и R7. В некоторых случаях (в зависимости от фактических параметров деталей частотозадающей цепи) эти резисторы придется подобрать не на высокочастотном , а на низкочастотном поддиапазоне , добиваясь генерации на самых низких частотах.

Далее измеряют граничные частоты остальных поддиапазонов и, если отношения этих частот кратны 10 (отклонение не должно превышать 5%), то можно перейти к градуировке шкалы. Для этого на барабан механизма перестройки наклеивают (одной — двумя каплями резинового клея) бумажное кольцо, затем плату с механизмом устанавливают на основании корпуса, причем, винтами крепления кронштейна 2 крепят снаружи прибора накладку в виде уголка (рис.6), изготовленную из прозрачного органического стекла. Горизонтальная кромка этой накладки должна находиться посредине окна шкалы в основании корпуса. При градуировке прибора она служит визиром шкалы и одновременно линейкой, с помощью которой на нее наносят деления. Градуируют прибор на первом или втором поддиапазоне , измеряя частоту колебаний одним из способов, указанных выше. Затем заготовку шкалы снимают с барабана, полученные деления обводят тушью и наносят численные значения частоты первого поддиапазона (14—200 Гц). Готовую шкалу вновь наклеивают на барабан, совместив предварительно одну из ее крайних отметок с рисками на накладке, закрывающей надписи на панели прибора.

В последнюю очередь градуируют шкалу регулятора амплитуды выходного сигнала, используя для его измерения высокочастотный вольтметр или осциллограф с калиброванным входным делителем напряжения.