Функціональний генератор звукового діапазону

При розробці та дослідженні радіоелектронної апаратури в лабораторних умовах одним із найважливіших компонентів вимірювального комплексу є універсальний джерело випробувальних сигналів. Функціональний генератор, що працює в діапазоні звукових частот, був розроблений на основі мікроконтролера. За основу взята схема генератора, описана в [Радіохобі, 2000, № 5, с. 79]. В результаті аналізу цієї схеми в ній було виявлено суттєвий недолік. Через те, що лічильник виконаний на двох функціональних елементах, логічні рівні на адресних висновках встановлюються не одночасно, що призведе до появи високочастотних викидів на виході генератора. Розроблене пристрій позбавлене цих недоліків. Генеровані форми вихідного сигналу (пила, трикутник, синусоїда, меандр) запрограмовані в flash-пам'яті. У генераторі використана прошивка, наведена в [Радіохобі, 2000, № 5, с. 79]. Принципова схема функціонального генератора показана на рис. 1.

Основні технічні параметри:

На мікросхемі МС 4046 (DD1) зібраний задаючий генератор, за допомогою якого відбувається перестройка частоти в діапазоні 0...4 МГц. Змінний багатозначний резистор R1 призначений для регулювання частоти. На мікросхемі 556ИЕ10 (DD2) зібраний лічильник адреси, на виходах якого формуються сигнали («набирається адреса»), що надходять на адресні входи ППЗУ Winbond W27C512 (DD4). У цій мікросхемі flash-пам'яті запрограмовані форми вихідних сигналів. З виходів ППЗУ сигнали надходять на ЦАП DAC0800 (DA4), з виходу якого сигнал надходить на швидкодійний операційний підсилювач К574УД1 (DA5). Кнопка SB1 призначена для вибору форми вихідного сигналу. На елементах мікросхеми 155ЛАЗ (DD3.2, DD3.3) зібраний вузол антидребезга кнопки SB1. З виводів 5 і 9, на які також надходять сигнали з виходів ППЗУ, сигнал надходить на мікросхему дешифратора SN74LS156N (DD7). З його виходів знімаються дані про вибраний сигнал, які відображаються одним із світлодіодів. Для індикації вибраної форми вихідного сигналу зібраний вузол на D-триггері мікросхеми 155ТМ2 (DD6), на вхід якого надходять імпульси, що виникають при перемиканні кнопки. Пристрій живиться від нестабілізованого джерела напругою + 12 В, яке надходить на інтегральний таймер DA1 і стабілізатор позитивної напруги DA2. На таймері DA1 реалізований мультивібратор, з виходу якого знімаються прямокутні імпульси. Вони вирівнюються і надходять на вхід стабілізатора негативної напруги DA3. Напруга, знімана з його виходів, використовується для живлення генератора. При налаштуванні пристрою спочатку потрібно підбором С1 виставити частоту порядку 4 МГц на виводі 4 мікросхеми DD1, потім резистором R11 у режимі генерації синусоїди, контролюючи вихідний сигнал осцилографом, встановити симетрію сигналу щодо загального проводу. Максимальна вихідна частота генератора визначається в основному швидкодією ППЗУ, яке для мікросхеми Winbond W27C512 складає приблизно 4 МГц, тому максимальна вихідна частота: 4 МГц/128 ступенів = 30 кГц. Виміряні нелінійні спотворення синусоїдального сигналу складають 0,0076 % на частоті 1 кГц. Даний генератор розроблявся для спільної роботи з цифровим осцилографом, який відображає частоти вхідних сигналів, тому додаткова індикація частоти вихідного сигналу не передбачена. Пристрої, виконані на мікроконтролерах, досить перспективні. Наприклад, у пропонованого генератора можна збільшити частоту за рахунок застосування задаючого генератора з більшою частотою. Також за рахунок збільшення розрядності flash-пам'яті можна підвищити частоту дискретизації. Генератор можна підключити до персонального комп'ютера з можливістю програмно змінювати форму вихідного сигналу за рахунок зміни прошивки flash-пам'яті. Резистор R1 - СП5-44-1 або інший багатооборотний, R9, R11 - СПЗЗа або інші малогабаритні.

Андрій Колокольцев, Андрій Дахнович, Андрій Бабаєв, м. Тамбов. Схемотехніка №1, 2007р.