Генератор синусоидального сигнала

Генератор сигналов из набора: плюсы и минусы

Генератор сигналов был в лаборатории нашего института — это такой большой ящик с десятком ручек регулировки. Он был ламповый и грелся минуты три до выхода на нормальный режим работы. Может ли маленькая платка за 7 долларов выполнять основные его функции? Посмотрим.

Технические характеристики генератора из описания магазина:

Питание: 9-12 вольт
Форма сигналов: прямоугольная, треугольная, синус
Импеданс: 600 Ом ± 10%
Частота: 1 Гц — 1 Мгц
Настройка частоты и амплитуды
Разрешение сигнала: 5 бит
Возможность грубой и тонкой настройки.

Синус:
Амплитуда: 0-3 вольта при питании 9 вольт
Дисторшн: менее 1% при частоте 1 КГц.
Равномерность: +0.05dB в диапазоне 1Гц — 100КГц.

Прямоугольный сигнал:
Амплитуда без нагрузки: 8 Вольт при питании 9 Вольт.
Возрастание сигнала — менее 50нс (на частоте 1КГц)
Спад синала — менее 30нс (на частоте 1КГц)
Симметричность: менее 5% (на частоте 1КГц)

Треугольный сигнал:
Амплитуда: 0 — 3 вольта при питании 9 вольт.
Линейность: менее 1% в диапазоне до 100 КГц при токе 10 мА.

Там же красным по белому написано, что эта версия поставки не включает в комплект корпус. Но мне прислали с корпусом. Приятная неожиданность.

Итак, генератор сигнала поставляется в разобранном виде. Но собирается настолько быстро и приятно, что это пожалуй даже плюс.

В комплекте присутствует плата, набор комплектующих, микросхема XR-2206 (основа всего проекта), инструкция, детали корпуса из оргстекла и необходимые для сборки винтики и гаечки.

Инструкция достаточно подробная, ошибиться в сборке по ней невозможно. Кроме схемы размещения деталей, там указан из список с упоминанием полярности там, где это надо, обшие рекомендации по сборке и принципиальная схема обвязки микросхемы. Все на английском.

Деталей мало, установка очевидна, справится даже чайник. Белая полоска на электролитиках должна совпадать с заштрихованной стороной круга, нарисованного на плате. Резисторы лучше проверять мультиметром, прежде чем устанавливать. Пожалуй, и вся премудрость.

Детели установлены на свои места, можно приступать к пайке.

Но прежде чем паять, я заглянул в датшит и полистал в интернете. Там советуют заменить резистор R4, отвечающий за подстройку синуса, на реостат. Это даст возможности минимизировать ненужные гармоники и приблизить сигнал к идеальной синусоиде. Так что я решил сразу впаять реостат в 500 Ом.

Вот так получилось. Паяется все легко, только перед впаиванием разъема питания нужно примерить боковину корпуса, чтобы потом все нормально собралось. Снизу платы желательно длинные «хвосты» не оставлять, так как плата должна быть прижата к дну корпуса, иначе не хватит длины болтов, фиксирующих плату.

В конце собираем корпус. Детали хорошо подогнаны друг к другу. Винты вкручиваются в фигурные отверстия в форме звездочек. Они легко и с первого раза нарезают там резьбу, сидят потом плотно, не выпадают и не выкручиваются.

Длины штатных винтов, крепящих плату, мне не хватило, так что я подобрал свои, даже с дистанционными шайбочками.

Вот итог всех трудов:

Подсоединяем осциллограф, включаем.

Все работает. Попробуем повысить напряжение питания. По датшиту микросхемы, она питается напряжением от 10 до 26 вольт.

Синхронизация сбивается, при обследованиии синусодиы видно, что начинет сбиваться фаза.

В режиме прямоугольного сигнала та же история:

При снижении напряжения питания ниже 12 вольт сигнал восстанавливается, но амплитуда выходного сигнала ограничивается входным минус 2 — 3 вольта:

Ну нам и не обещали работу от 26 вольт. В описании генератора заявлена работа как раз от 12 вольт. Так что все по-честному.

Посмотрим на диапазон частот:

Минимально получилось порядка 0,6 Гц.

Не подумайте, что это такой затейливый сигнал, это просто осциллограф дуреет и считает, что мы имеем дело с постоянным напряжением. При переключении в режим постоянного напряжение получаем такую картину:

Вот так вот! Полка 1 вольт, размах сигнала от 1 до 9,8 вольт. Амплитуда, таким образом, 8,8 вольта. Такая же история и с другими сигналами — синусом и треугольником. Для некоторых применений это не критично, а вот для тестирования аппаратуры, где нет входного фильтра, полка ни к чему. Такой сигнал надо пропускать через конденсатор, чтобы лишить его постоянной составляющей.

Устанавливаем конденсатор 2,2мкФ:

Ну вот. Теперь красивая синусоида вокруг нуля и в режиме измерения постоянки!

Крупнее, в режиме переменного напряжения:

И тот же сигнал, в режиме постоянного напряжения, с фильтрующим конденсатором 2,2мкФ:

С треугольником что-то не задалось, форма получилась такая:

При замене конденсатора на 3,3 мкФ все пришло более-менее в норму:

Но, прямо скажем, 0,6 Гц — не самый актуальный режим работы. Вот как выглядит треугольник на частоте в 1 КГц. Без конденсатора, в режиме AC:

С конденсатором, в режиме DC:

Как видим, все совершенно одинаково.

Теперь выкручиваем ручки частоты на максимум:

Синус красивый, частота получилась даже больше заявленной: 1,339 МГц.

Ну а что вы хотели — на таких-то частотах! От синуса отличается чуть большей амплитудой. На самом деле, такая разница в амплитудных значениях характерна для всего диапазона частот: в микросхеме синус делается из треугольника, у которого сглаживаются вершины.

Прямоугольный сигнал идет с другого выхода микросхемы. Он не регулируется по амплитуде, хотя она у него зависит от входного напряжения. На самом деле, это еще большой вопрос, выдает ли генератор кривой сигнал, или это осциллограф не может его отобразить. Или вообще щупы виноваты.

Амплитуда синуса и треугольника, как я уже говорил, может тоже регулироваться в известных пределах: если перестараться, то треугольник может получиться таким:

Соответственно, заваливаются и вершины синуса, но это не так заметно. Поэтому в режиме синуса полезно иногда переключаться на треугольник и проверять, хорошо ли отображаются вершины. Уменьшаем амплитуду:

Ну вот, теперь и синус будет красивый:

Для того, чтобы понять, насколько хорош этот синус, есть проверенный способ: глянуть на преобразование Фурье от него. Вот что получилось:

У нас есть хороший пик на частоте 100 КГц, есть пики второй и третьей гармоники, но они вполне допустимых размеров, для такой техники. Установленным подстроечником можно их минимизировать. Удобно использовать прецизионный реостат, там от упора до упора много оборотов винта, так что удобно настроить буквально доли ома. Эта картинка — как раз результат моей подстройки. У меня получилось оптимальное значение резистора R4 — 243 Ома. К слову, в набор положили резистор 330 Ом.
Для сравнения, вот спектр треугольного сигнала:

Видим красивые пики на боковых гармониках, ну так это же треугольник, а не синусоида. Для комплекта, вот прямоугольный сигнал:

Тут и так все понятно. Как видим, прямоугольник на 100 КГц остается более-менее прямоугольным. Проверим, что делается на 1 МГц:

Меандр похож на клюв тукана.

Картинки у меня кончились, теперь пару слов общих впечатлений.

Регулировка амплитуды грубовата в области низких значений, кроме того, ее почему-то сделали обратной: по часовой стрелке — уменьшаем, против часовой — увеличиваем. Регулировка частоты, что грубая, что тонкая — почти одинаково влияют на результат. Тонкую я сделал бы реостатиком меньшего номинала. Но это придирки, конечно, можно привыкнуть за пару раз использования.
Резистор, который влияет на дисторшн синуса, можно было бы сделать подстроечником, как и предусмотрено в датшите микросхемы. Но если уж делать резистор, то 330 Ом — явно перебор, там нужно 200-250 Ом.

В остальном прибор порадовал: собирается легко, можно даже с ребенком собрать, как конструктор. Довольно хорошо генерирует сигналы до полумегагерца, дальше хорошо получается в основном синус. Но меандр таких частот обычно и не нужен. Вообще, прибор за 7 долларов, который помещается в карман и способный перекрыть 98% потребностей радиолюбителя в генерировании сигналов — вполне хороший выбор.
Порадовал и корпус — собирается хорошо, выглядит превосходно!

Ссылка на генератор сигналов в магазине: тыц. (цена сегодня $7.68)

Подстроечный реостатик на Али — набор 15 штук разных номиналов, на все случаи жизни. Цена сто рублей. Пятьсот Ом там тоже есть.

Простые звуковые генераторы синуса на цифровых КМОП микросхемах,
а также функциональные генераторы НЧ сигналов синусоидальной, прямоугольной и
треугольной форм.

Генератор сигналов – вещь, немаловажная в радиолюбительском хозяйстве.
Конечно, при нашей всесторонней занятости и умении здраво оценивать ситуацию, оптимальными явились бы такие логические построения:
1. купить готовый DDS генератор у мастеровитых китайских хунвейбинов;
2. загрузить и пользовать программный продукт под названием – генератор сигналов на базе ПК.

Отличное умозаключение, но немного скучноватое. К тому же в некоторых случаях куда удобней пользоваться миниатюрным и почти ничего не потребляющим приборчиком на батарейке. Его можно систематически забывать выключить, ронять (желательно не в унитаз), шпынять и подвергать прочему физическому насилию. Всё равно работать будет как папа Карло, за себя и за всех отсутствующих!
Вот такой малопотребляющий и трудолюбивый персонаж легко можно соорудить на логических КМОП микросхемах.

Припадём к первоисточникам:

Выходы Q0-Q3 двоичного счетчика IC1 через логические элементы IC2 подключаются к общему проводу (0) или к питанию (+15 В) через резисторы суммирующего каскада IC3, номиналы которых подобраны соответствующим образом.
Для четырех выходов существует всего 16 комбинаций, так что один полупериод строится из 16 ступенек.
Изменение уровня на выходе Q4 меняет состояние на одном из двух входов каждого логического элемента “Исключающее ИЛИ”.
При логической “1” на входе элемент служит инвертором, при “О” – повторителем. Поэтому половину периода формируется положительная полуволна синусоиды, а затем – отрицательная, и весь цикл снова повторяется.
Таким образом, полный период складывается из 32 шагов, и, следовательно, выходная частота составляет 1/32 часть частоты тактового сигнала.
Амплитуда выходного сигнала определяется резистором R5. Вместо ОР77 можно использовать какой-либо другой операционный усилитель с относительно большой скоростью нарастания выходного напряжения.

Перевод А. Бельского для журнала Радиолюбитель 10/2000.
От редакции. Микросхемы IC1 – IC3 можно заменить отечественными К561ИЕ16, К561ЛП2 и К544УД2.»

Измеренный коэффициент нелинейных искажений приведённого генератора – около 6% во всем диапазоне рабочих частот. Данные результаты получились с величинами резисторов: R1=10k, R2=25k, R3=51k, R4 – отсутствует. Для номиналов резисторов, указанных на схеме, коэффициент нелинейности превысил 8%.

Более высокими характеристиками обладает схема, опубликованная в журнале Radioelektronik Audio-HiFi-Video, 1997, №11, p. 42, 43 и перепечатанная в РАДИО № 10, 1998, с. 80.

Схема формирователя приведена на рис. 2. В нем используется регистр сдвига DD2 с суммированием сигналов с восьми его выводов на резистивной матрице.
На вход С микросхемы DD2 через инвертор на элементе DD1.1 подается тактовый сигнал формы меандр с частотой F. Использование обратной связи с выхода Q7 микросхемы DD2 на ее вход D через инвертор ВВ1.2 приводит к тому, что высокий уровень на всех выходах микросхемы DD2 сохраняется в течение прохождения восьми тактовых импульсов с учетом сдвига на каждом из выходов на один такт (рис. 3).


Рис.3

В течение действия 16 тактовых импульсов выходное напряжение изменяется от минимума до максимума (в течение первых восьми импульсов) и возвращается к исходному состоянию (в течение последующих восьми импульсов). Затем процесс повторяется.
Таким образом, на выходе устройства частота периодических колебаний будет в 16 раз меньше частоты поступающих тактовых импульсов.

Сигнал на выходе суммирующей матрицы ступенчатый. Весовая часть каждой “ступеньки” определяется сопротивлениями резисторов R2—R9, поэтому при регулировании устройства потребуется их подбор с тем, чтобы прирост/спад напряжения для каждой из “ступенек” был бы одинаков. Это позволит получить квазисинусоидальный сигнал с наименьшими искажениями.

Элементы R2—R9, R10, R12, кроме функции суммирующей матрицы, совместно с резистором R11 и конденсатором C3 выполняют роль фильтра нижних частот (ФНЧ), благодаря чему ступенчатое изменение напряжения на входе повторителя (микросхема DA1) приобретает форму подобия синусоидального.

Значения емкости конденсатора С3 для нескольких граничных частот ФНЧ приведены в таблице.

Граничная частота, (Гц) 10 10 2 10 3 10 4 10 5
Ёмкость конд. С3, (мкФ) 100 10 1,0 0,1 0,01

Примечание редакции. В конструкции генератора можно применить отечественные элементы: в качестве регистра сдвига — микросхему KP1561ПР1; элементов инверторов — KP1561ТЛ1; выходного повторителя — КР140УД7, скорректированной для работы с единичным усилением.

Для номиналов резисторов, указанных на схеме, коэффициент нелинейных искажений не превышает 1% во всем диапазоне генерируемых частот.
Как часто водится, в оригинальном заграничном источнике допущена пустяковая, но вредоносная опечатка, которая прямиком перекочевала и на страницы отечественного журнала: вместо “Ёмкость конд. С3, (мкФ)” в таблице следует читать “Ёмкость конд. С3, (нФ)”.

Для малоответственных измерений (не требующих высокой линейности формы сигналов) можно воспользоваться простейшей схемой функционального генератора, построенного всего на одной цифровой КМОП микросхеме.

К таким генераторам относят устройства, вырабатывающие синхронно изменяющиеся во времени сигналы разной формы. Устройство вырабатывает сигналы прямоугольной формы, треугольной формы и синусоидальный сигнал.
В зависимости от емкости конденсатора С3 частоту генерируемых колебаний можно изменить в пределах от 35 до 3500 Гц.
Основу генератора составляет компаратор на элементах D1.1 и D1.2. С выхода компаратора сигнал поступает на интегратор (С3, R6, D1.3).
Элемент D1.4 используют как нелинейный усилитель. Регулируя уровень входного напряжения резистором R7 на входе элемента D1.4, добиваются получения на его выходе синусоидальных колебаний.
Потенциометр R1 служит для получения симметричных колебаний, частоту импульсов меняют резистором R6.

Генераторы синусоидальных колебаний на ОУ

Всем доброго времени суток! В предыдущих двух статьях я рассказал о построении генераторов на основе ОУ (статья про мультивибраторы здесь, про генераторы треугольного напряжения здесь). Ещё одним видом сигнала, который используются в радиотехнике и электронике является синусоидальный сигнал.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Для формирования синусоидального сигнала применяются различные схемы генераторов и формирователей, рассмотрение которых в данной статье не представляется возможным.

Как происходит формирование синусоидальных колебаний?

Любой генератор (не только синусоидальных колебаний) представляет собой замкнутую цепь, состоящую из усилителя и селективной цепи (частотно-избирательная цепь). Причем селективная цепь включена в цепь ПОС (положительная обратная связь) усилителя, где могут быть включены дополнительные усилители.

Допустим, на вход селективной цепи поступает сигнал, состоящий из большого количества синусоидальных колебаний (гармоник). Проходя через селективную цепь, колебания ослабляются (происходит уменьшение амплитуды) в различной степени, а также происходит изменение фазы данных колебаний. В результате на вход усилителя с выхода селективной цепи поступают синусоидальные сигналы с различными уровнями амплитуды и фазовыми сдвигами, где происходит их усиление для компенсации ослабления селективной цепью.

Так как селективная цепь пропускает без изменения фазы только гармонику определённой частоты, то после усилителя на вход селективной цепи поступит та же гармоника с такой же амплитудой и фазой, которую пропускает селективная цепь, а остальные гармоники будут с изменёнными амплитудами и фазами сигнала. В результате сложения исходного сигнала и сигнала поступающего с выхода усилителя только у гармоники, на частоту которой настроена частотно-избирательная цепь, будет происходить значительное увеличение амплитуды.

Из всего выше сказанного можно сделать вывод, что петлевое усиление схемы должно быть не меньше единицы (в идеальном случае равно 1), а полный фазовый сдвиг схемы равен нулю.

Схем генераторов синусоидальных или как их ещё называют гармонических колебаний, существует большое количество, рассмотреть которые в одной статье не представляется возможным. Поэтому ограничимся лишь некоторыми из них, которые построены на ОУ и RC-цепочках.

Генератор синусоидальных колебаний на основе моста Вина

Генератор синусоидальных колебаний на основе моста Вина или просто генератор Вина является одним из самых распространённых RC-генераторов синусоидальных колебаний. Схема данного генератора показана на рисунке ниже


Схема генератора Вина на основе ОУ.

Генератор Вина состоит из ОУ DA1, который охвачен ООС (отрицательная обратная связь) посредством резисторов R1 и R2, а также ПОС (положительная обратная связь) с помощью частотно-избирательной цепи R3C1R4C2.

Частотно-избирательная цепь R3C1R4C2 называется мостом Вина, от названия которого и получил наименование генератор данного типа. Данный мост состоит из последовательно включённых дифференцирующей цепи R4C2 и интегрирующей цепи R3C1. Как известно для генерирования сигнала мост Вина должен обеспечить нулевой фазовый сдвиг сигнала. Это обеспечивается равенством постоянной времени интегрирующей цепи R3C1 и дифференцирующей цепи R4C2

Тогда частота, при которой будет сдвиг фаз равный нулю, определяется следующим выражением

При данном условии коэффициент передачи цепи ПОС будет равен 1/3. Поэтому для того чтобы компенсировать данное условие коэффициент передачи цепи ООС должен быть равен 3, то есть

Генератор с мостом Вина обеспечивает выходной синусоидальный сигнал с небольшими искажениями – порядка 0,05 %. Однако у данного типа генератора существует серьёзная проблема в том, что для получения качественного синусоидального сигнала необходимо обеспечить точные соотношения резисторов в цепи ООС R1 и R2, то есть обеспечить коэффициент передачи цепи равный трём (β = 1/3). Так если β 1/3 даже если и возникнут колебания их амплитуда будет постепенно уменьшаться и со временем станет равной нулю. Поэтому для стабилизации работы генератора Вина применяют различные автоматические системы стабилизации амплитуды.

Улучшение параметров генератора Вина

Как указывалось выше оптимальное значение коэффициента передачи ООС (β = 1/3) обеспечить практически невозможно, поэтому применяют системы автоматической стабилизации амплитуды. Данная система работает так чтобы воздействовать на коэффициент передачи схемы и при заданной частоте стабилизировать колебания при небольших искажениях.

В основе систем стабилизации амплитуды лежат свойство нелинейных элементов под действием напряжения изменять своё внутренне сопротивление. Одна из простейших схем стабилизации содержит два полупроводниковых диода включённых в цепь ООС


Схема генератора Вина на ОУ с простейшей системой автоматической стабилизации амплитуды.

В данной схеме последовательно с резистором обратной связи R2 включены два диода VD1VD2 по встречно-параллельной схеме, чем обеспечивается стабилизация амплитуды положительной и отрицательной полуволн синусоидального сигнала.

Как известно p-n-переход диода имеет динамическое сопротивление, имеющее обратную зависимость от протекающего через диод тока

где 26 (мВ) – температурный потенциал p-n-перехода,

IД (А) – мгновенное значение тока протекающего через диод.

Таким образом, коэффициент передачи цепи ООС будет определяться следующим выражением

При возрастании амплитуды выходного напряжения, ток, протекающий через диод, увеличивается, как следствие уменьшается динамическое сопротивление диода, и возрастает коэффициент передачи цепи ООС, тем самым уменьшая амплитуду выходного напряжения.

При реализации данной схемы величину резистора R2 следует брать несколько меньшей, чем в схеме без стабилизации амплитуды, чтобы β « Предыдущая статья

Генератор синусоидального сигнала на мосту Вина

В радиолюбительской практике часто возникает необходимости использовать генератор синусоидальных колебаний. Применения ему можно найти самые разнообразные. Рассмотрим как создать генератор синусоидального сигнала на мосту Вина со стабильной амплитудой и частотой.

В статье описывается разработка схемы генератора синусоидального сигнала. Сгенерировать нужную частоту можно и программно: Программа Audacity как простой генератор звука и шума

Наиболее удобным, с точки зрения сборки и наладки, вариантом генератора синусоидального сигнала является генератор, построенный на мосту Вина, на современном Операционном Усилителе (ОУ).

Мост Вина

Сам по себе мост Вина является полосовым фильтром, состоящим из двух RC фильтров. Он выделяет центральную частоту и подавляет остальные частоты.

Мост придумал, Макс Вин еще в 1891 году. На принципиальной схеме, сам мост Вина обычно изображается следующим образом:

Картинка позаимствована у Википедии

Мост Вина обладает отношением выходного напряжения ко входному b=1/3 . Это важный момент, потому что этот коэффициент определяет условия стабильной генерации. Но об этом чуть позже

Как рассчитать частоту

На мосту Вина часто строят автогенераторы и измерители индуктивности. Чтобы не усложнять себе жизнь обычно используют R1=R2=R и C1=C2=C. Благодаря этому можно упростить формулу. Основная частота моста рассчитывается из соотношения:

Практически любой фильтр можно рассматривать как делитель напряжения, зависящий от частоты. Поэтому при выборе номиналов резистора и конденсатора желательно, чтобы на резонансной частоте комплексное сопротивление конденсатора (Z), было равно, или хотя бы одного порядка с сопротивлением резистора.

Zc=1/ωC=1/2πνC

где ω (омега) — циклическая частота, ν (ню) — линейная частота, ω=2πν

Мост Вина и операционный усилитель

Сам по себе мост Вина не является генератором сигнала. Для возникновения генерации его следует разместить в цепи положительной обратной связи операционного усилителя. Такой автогенератор можно построить и на транзисторе. Но использование ОУ явно упростит жизнь и даст лучшие характеристики.

Коэффициент усиления на троечку

Мост Вина имеет коэффициент пропускания b=1/3. Поэтому условием генерации является то, что ОУ должен обеспечивать коэффициент усиления равный трем. В таком случает произведение коэффициентов пропускания моста Вина и усиления ОУ даст 1. И будет происходить стабильная генерация заданной частоты.

Если бы мир был идеальным, то задав резисторами в цепи отрицательной обратной связи, нужный коэфф усиления, мы бы получили готовый генератор.

Это неинвертирующий усилитель и его коэффициент усиления определяется соотношением: K=1+R2/R1

Но увы, мир не идеален.… На практике оказывается, что для запуска генерации необходимо, чтобы в самый начальный момент коэфф. усиления был немного больше 3-х, а далее для стабильной генерации он поддерживался равным 3.

Если коэффициент усиления будет меньше 3, то генератор заглохнет, если больше — то сигнал, достигнув напряжения питания, начнет искажаться, и наступит насыщение.

При насыщении, на выходе будет поддерживаться напряжение, близкое к одному из напряжений питания. И будут происходить случайные хаотичные переключения между напряжениями питания.

Поэтому, строя генератор на мосте Вина, прибегают к использованию нелинейного элемента в цепи отрицательной обратной связи, регулирующего коэффициент усиления. В таком случае генератор будет сам себя уравновешивать и поддерживать генерацию на одинаковом уровне.

Стабилизация амплитуды на лампе накаливания

В самом классическом варианте генератора на мосте Вина на ОУ, применяется миниатюрная низковольтная лампа накаливания, которая устанавливается вместо резистора.

При включении такого генератора, в первый момент, спираль лампы холодная и ее сопротивление мало. Это способствует запуску генератора (K>3). Затем, по мере нагрева, сопротивление спирали увеличивается, а коэффициент усиления снижается, пока не дойдет до равновесия (K=3).

Цепь положительной обратной связи, в которую был помещен мост Вина, остается без изменений. Общая принципиальная схема генератора выглядит следующим образом:

Элементы положительной обратной связи ОУ определяют частоту генерации. А элементы отрицательной обратной связи — усиление.

Идея использования лампочки, в качестве управляющего элемента очень интересна и используется по сей день. Но у лампочки, увы, есть ряд недостатков:

  • требуется подбор лампочки и токоограничивающего резистора R*.
  • при регулярном использовании генератора, срок жизни лампочки обычно ограничивается несколькими месяцами
  • управляющие свойства лампочки зависят от температуры в комнате.

Другим интересным вариантом является применение терморезистора с прямым подогревом. По сути, идея та же, только вместо спирали лампочки используется терморезистор. Проблема в том, что его нужно для начала найти и опять таки подобрать его и токоограничиващие резисторы.

Стабилизация амплитуды на светодиодах

Эффективным методом стабилизации амплитуды выходного напряжения генератора синусоидальных сигналов является применение в цепи отрицательной обратной связи ОУ светодиодов (VD1 и VD2).

Основной коэффициент усиления задается резисторами R3 и R4. Остальные же элементы (R5, R6 и светодиоды) регулируют коэффициент усиления в небольшом диапазоне, поддерживая генерацию стабильной. Резистором R5 можно регулировать величину выходного напряжения в интервале примерное 5-10 вольт.

В дополнительной цепи ОС желательно использовать низкоомные резисторы (R5 и R6). Это позволит пропускать значительный ток (до 5мА) через светодиоды и они будут находиться в оптимальном режиме. Даже будут немного светиться 🙂

На показанной выше схеме, элементы моста Вина рассчитаны для генерации на частоте 400 Гц, однако они могут быть легко пересчитаны для любой другой частоты по формулам, представленным в начале статьи.

Качество генерации и применяемых элементов

Важно, чтобы операционный усилитель мог обеспечить необходимый для генерации ток и обладал достаточной полосой пропускания по частоте. Использование в качестве ОУ народных TL062 и TL072 дало очень печальные результаты на частоте генерации 100кГц. Форму сигнала было трудно назвать синусоидальной, скорее это был треугольный сигнал. Использование TDA 2320 дало еще более худший результат.

А вот NE5532 показа себя с отличной стороны, выдав на выходе сигнал очень похожий на синусоидальный. LM833 так же справилась с задачей на отлично. Так что именно NE5532 и LM833 рекомендуются к использованию как доступные и распространенные качественные ОУ. Хотя с понижением частоты гораздо лучше себя будут чувствовать и остальные ОУ.

Точность частоты генерации напрямую зависит от точности элементов частотозависимой цепи. И в данном случае важно не только соответствие номинала элемента надписи на нем. Более точные детали имеют лучшую стабильность величин при изменении температуры.

В авторском варианте были применены резистор типа С2-13 ±0.5% и слюдяные конденсаторы точностью ±2%. Применение резисторов указанного типа обусловлено малой зависимостью их сопротивления от температуры. Слюдяные конденсаторы так же мало зависят от температуры и имеют низкий ТКЕ.

Минусы светодиодов

На светодиодах стоит остановиться отдельно. Их использование в схеме синус генератора вызвано величиной падения напряжения, которое обычно лежит в интервале 1.2-1.5 вольта. Это позволяет получать достаточно высокое значение выходного напряжения.

После реализации схемы, на макетной плате, выяснилось, что из-за разброса параметров светодиодов, фронты синусоиды на выходе генератора не симметричны. Это немного заметно даже на приведенной выше фотографии. Помимо этого присутствовали небольшие искажения формы генерируемого синуса, вызванные недостаточной скоростью работы светодиодов для частоты генерации 100 кГц.

Диоды 4148 вместо светодиодов

Светодиоды были заменены на всеми любимые диоды 4148. Это доступные быстродействующие сигнальные диоды со скоростью переключения менее 4 нс. Схема при этом осталась полноценно работоспособной, от описанных выше проблем не осталось и следа, а синусоида приобрела идеальный вид.

На следующей схеме элементы моста вина рассчитаны на частоту генерации 100 кГц. Так же переменный резистор R5 был заменен на постоянные, но об этом позже.

В отличие от светодиодов, падение напряжения на p-n переходе обычных диодов составляет 0.6÷0.7 В, поэтому величина выходного напряжения генератора составила около 2.5 В. Для увеличения выходного напряжения возможно включение нескольких диодов последовательно, вместо одного, например вот так:

Однако увеличение количества нелинейных элементов сделает генератор более зависимым от внешней температуры. По этой причине было решено отказаться от такого подхода и использовать по одному диоду.

Замена переменного резистора постоянными

Теперь о подстроечном резисторе. Изначально в качестве резистора R5 был применен многооборотный подстроечный резистор на 470 Ом. Он позволял точно регулировать величину выходного напряжения.

Использование переменного резистора в подобных цепях нежелательно по двум основным причинам:

  • ненадежность подвижного контакта
  • наличие у многооборотных подстроечных резисторов паразитной индуктивности, которая может отрицательно сказаться на качестве выходного сигнала

При построении любого генератора крайне желательно наличие осциллографа. Переменный резистор R5 напрямую влияет на генерацию — как на амлитуду так и на стабильность.

Для представленной схемы генерация стабильна лишь в небольшом интервале сопротивлений этого резистора. Если соотношение сопротивлений больше требуемого — начинается клиппинг, т.е. синусоида будет подрезаться сверху и снизу. Если меньше — форма синусоиды начинает искажаться, а при дальнейшем уменьшении генерация глохнет.

Так же это зависит от используемого напряжения питания. Описываемая схема исходно была собрана на ОУ LM833 с питанием ±9В. Затем, без изменения схемы, ОУ были заменены на AD8616, а напряжение питания на ±2,5В (максимум для этих ОУ). В итоге такой замены синусоида на выходе подрезалась. Подбор резисторов дал значения 210 и 165 ом, вместо 150 и 330 соответственно.

Как подобрать резисторы «на глаз»

В принципе можно оставить и подстроечный резистор. Все зависит от требуемой точности и генерируемой частоты синусоидального сигнала.

Для самостоятельного подбора следует, в первую очередь, установить подстроечный резистор номиналом 200-500 Ом. Подав выходной сигнал генератора на осциллограф и вращая подстроечный резистор дойти до момента когда начнется ограничение.

Затем понижая амплитуду найти положение, в котором форма синусоиды будет наилучшей.Теперь можно выпаять подстроечник, замерить получившиеся величины сопротивлений и впаять максимально близкие значения.

Если вам требуется генератор синусоидального сигнала звуковой частоты, то можно обойтись и без осциллографа. Для этого, опять таки, лучше дойти до момента когда сигнал, на слух, начнет искажаться из-за подрезания, а затем убавить амплитуду. Убавлять следует до тех пор пока искажения не пропадут, а затем еще немного. Это необходимо т.к. на слух не всегда можно уловить искажения и в 10%.

Дополнительное усиление

Генератор синуса был собран на сдвоенном ОУ, и половина микросхемы осталась висеть в воздухе. Поэтому логично задействовать ее под регулируемый усилитель напряжения. Это позволило перенести переменный резистор из дополнительной цепи ОС генератора в каскад усилителя напряжения для регулировки выходного напряжения.

Применение дополнительного усилительного каскада гарантирует лучшее согласование выхода генератора с нагрузкой. Он был построен по классической схеме неинвертирующего усилителя.

Указанные номиналы позволяют изменять коэффициент усиления от 2 до 5. При необходимости номиналы можно пересчитать под требуемую задачу. Коэффициент усиления каскада задается соотношением:

Резистор R1 представляет из себя сумму последовательно включенных переменного и постоянного резисторов. Постоянный резистор нужен, чтобы при минимальном положении ручки переменного резистора коэффициент усиления не ушел в бесконечность.

Как умощнить выход

Генератор предполагался для работы на низкоомную нагрузку в несколько Ом. Разумеется ни один маломощный ОУ не сможет выдать необходимый ток.

Для умощнения, на выходе генератора разместился повторитель на TDA2030. Все вкусности такого применения этой микросхемы описаны в статье Схема повторителя напряжение на ОУ. Мощный повторитель напряжения на TDA2030.

А вот так собственно выглядит схема всего синусоидального генератора с усилителем напряжения и повторителем на выходе:

Генератор синуса на мосту Вина можно собрать и на самой TDA2030 в качестве ОУ. Все зависит от требуемой точности и выбранной частоты генерации.

Если нет особых требований к качеству генерации и требуемая частота не превышает 80-100 кГц, но при этом предполагается работа на низкоомную нагрузку, то этот вариант вам идеально подойдет.

Заключение

Генератор на мосту Вина — это не единственный способ генерации синусоиды. Если вы нуждаетесь в высокоточной стабилизации частоты то лучше смотреть в сторону генераторов с кварцевым резонатором.

Однако, описанная схема, подойдет для подавляющего большинства случаев, когда требуется получение стабильного, как по частоте так и по амплитуде, синусоидального сигнала.

Генерация это хорошо, а как точно измерить величину переменного напряжения высокой частоты? Для это отлично подходит схема которая называется Активный выпрямитель.

ЗВУКОВОЙ ГЕНЕРАТОР СИГНАЛА СИНУСОИДАЛЬНОЙ ФОРМЫ С ОЧЕНЬ МАЛЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ГАРМОНИК

Г. М е й е р

Звуковой генератор вырабатывает сигналы си­нусоидальной формы (с очень малым — меньше 0,05% — коэффициентом гармоник) и прямоуголь­ной — меандр (с высокой спектральной составляю­щей — до 50 МГц). Генератор работает в диапазо­не частот от 1 Гц до 100 кГц, разделенном на пять поддиапазонов: 1 — 10, 10 — 100, 100 — 1000 Гц; 1 — 10, 10 — 100 кГц. Максимальная амплитуда си­нусоидального сигнала на выходе — 3 В, прямо­угольного — 2,5 В. Амплитуду сигналов можно ре­гулировать ступенями и плавно. Регуляторы ам­плитуды каждого вида сигнала — раздельные.

Выходной аттенюатор синусоидального сигнала позволяет уменьшать амплитуду в 3, 10, 30, 100, 300, 1000 и 3000 раз, а аттенюатор прямоугольного сигнала — в 5, 50 и 500 раз.

Точность амплитуды синусоидального сигнала на выходе при переключении поддиапазонов и в пределах поддиапазона не хуже ±0,5 дБ.

В генераторе предусмотрено кратковременное выключение сигнала. Это бывает необходимо, на­пример, для того, чтобы убедиться в преобладании сигнала над шумами в исследуемом устройстве или для отметок при записи на магнитную ленту. В мо­мент выключения сигнала звуковой генератор вы­рабатывает помеху с уровнем не более — 90 дБ.

Номинальное сопротивление нагрузки генерато­ра (канал синусоидального сигнала) 600 Ом.

Частота звукового генератора контролируется встроенным электронным частотомером с линейной шкалой. Грубый переключатель шкал частотомера сопряжен с переключателем поддиапазонов звуко­вого генератора. Частотомер может работать и ав­тономно (есть вход внешнего сигнала). При этом амплитуда сигнала, подаваемого на частотомер, должна быть в пределах 0,4 — 40 В.

Имеющийся в звуковом генераторе вольтметр подключен к аттенюатору синусоидального сигна­ла (выход 30 мВ). Таким образом, всякая пере­грузка генератора при напряжении, большем 30 мВ, а также короткие замыкания на выходе регистрируются вольтметром. Это особенно удобно при настройке последовательных резонансных кон­туров.

Вольтметром можно пользоваться и для изме­рений внешних сигналов. Для этого он имеет гнез­до внешнего входа и переключатель пределов 0,03; 0,1; 0,3; 3 и 10 В. Гнездо входа вольтметра — стан­дартное магнитофонное, стерео. Для удобства ра­боты с вольтметром при налаживании стереофони­ческой аппаратуры в приборе предусмотрен пере­ключатель каналов.

Нелинейные искажения, показания частотомера и вольтметра на поддиапазоне 1 — 10 Гц не гаран­тируются. На всех остальных поддиапазонах точ­ность не хуже ±5%.

Звуковой генератор снабжен встроенным кон­трольным усилителем. Это дает возможность про­слушать, например, дикторский текст тестов ЛИР-Ч, ЛИБ-Ч при проверке частотной характери­стики магнитофонов, не имеющих своего усилителя. Через регулятор громкости контрольный усилитель подключен к вольтметру. С помощью встроенного усилителя можно на слух оценить характер шумов исследуемых устройств, а также испытать громко­говорители. Выходная мощность контрольного уси­лителя 25 Вт на нагрузке 4 Ом.

Для удобства осциллографических измерений звуковой генератор имеет гнездо для синхрониза­ции осциллографов с постоянной амплитудой око­ло трех вольт.

Габариты звукового генератора 290Х130Х Х230 мм.

Функциональная схема звукового генератора изображена на рис. 1.

Сигнал с генератора 1 синусоидального сигнала через контакты переключателя ВЗ кратковремен­ного выключения сигнала и плавный регулятор R43 амплитуды поступает на вход эмнттерного повторителя 2, а с него через ступенчатый аттеню­атор 3 — на выход. К выходу «30 мВ» аттенюатора 3 подключен вольтметр 4. Режим работы вольтметра выбирают переключателем В7.

В режиме внешних измерений сигнал через пе­реключатель В6 поступает через эмиттерный по­вторитель 6 на входной делитель 5, а с него — на вольтметр.

На генератор 7 прямоугольных импульсов сиг­нал подается с задающего генератора 1. Амплитуду прямоугольного напряжения регулируют сту­пенчатым аттенюатором 8.

Частотомер 9 может работать, как указывалось выше, в режиме внутренних или внешних измере­ний.

Контрольный усилитель 10 через регулятор громкости R134 подключен к вольтметру.

Принципиальная схема генератора синусоидаль­ного сигнала изображена на рис. 2.

Задающий генератор выполнен по схеме усили­теля (на транзисторах TI — T5), охваченного поло­жительной обратной связью через мост Вина. Не­линейные искажения такого генератора зависят от попарной точности элементов моста. Поэтому-то параллельно основным конденсаторам моста (С1, С2, С4, С6, С8, С10, СП, С13, С15, СП) включены подборочные конденсаторы малой емкости.

Наиболее «капризной» деталью в мосте Вина является переменный сдвоенный резистор. Он дол­жен иметь логарифмическую зависимость сопро­тивления от угла поворота и разброса сопротивле­ний обеих частей от угла поворота движка не дол­жно быть. Кроме того, плохие контакты создают при вращении нежелательные явления.

Рис. 1. Функциональная схема звукового генератора:

1 — генератор синусоидального сигнала; 2 — эмиттерный повторитель; 3 — ступенчатый аттенюатор; 4 — вольтметр: 5 — входной делитель; 6 — эмиттернын повторитель; 7 — генератор прямоугольных импульсов; 8 — ступенчатый аттенюатор; 9 — частотомер; 10 — контрольный усилитель

Автор отказался от переменного резистора, за­менив его ступенчатым переключателем. Шкала переключателя в каждом частотном поддиапазоне имеет отметки 1; 1,5; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10. Для получения промежуточных значений частот преду­смотрен сдвоенный резистор R12R24, выведенный на лицевую панель под отвертку, который исполь­зуется только тогда, когда в этом есть необходи­мость.

Рис. 2. Принципиальная схема генератора синусоидального сигнала

В задающем генераторе усилительные каскады собраны на транзисторах Т2 и Т4. Остальные кас­кады (на транзисторах 77, ТЗ, Т5) — эмиттерные повторители. Рабочая точка усилителя (чуть выше порога устойчивой генерации) устанавливается подстроечным резистором R40. В качестве стаби­лизатора амплитуды выходного сигнала использу­ется нелинейный элемент (лампы накаливания Л1 пЛ2).

С выхода задающего генератора (эмиттер тран­зистора Т5) синусоидальный сигнал поступает на генератор прямоугольных импульсов, а через кон­денсатор С26 в частотомер и на кнопку ВЗ кратко­временного выключения сигнала, а также на выход «Синх. осциллографа».

С плавного регулятора амплитуды через эмит­терные повторители на транзисторах Т6, Т7 сигнал подается на выходной аттенюатор, собранный на резисторах R49R56.

Несколько повышенное напряжение питания (40 В) выбрано из соображений получения малого коэффициента гармоник.

Принципиальная схема частотомера приведена на рис. 3. Он выполнен на транзисторах Т8Т14.

Чтобы частотомер не влиял на работу звуково­го генератора, не увеличивал коэффициент гармо­ник последнего, первые два транзистора включены по схеме эмиттерного повторителя.

На транзисторе Т10 собран усилитель-ограни­читель. Импульсы с него управляют триггером Шмитта (транзисторы T11, Т12). Сигнал последнего дифференцируется цепочкой C35R71 и включа­ет ждущий мультивибратор (транзисторы Т13, Т14), который на каждом из поддиапазонов гене­рирует импульс определенной длительности. Так как частота, подаваемая на вход частотомера, ме­няется, а длительность импульса ждущего мульти­вибратора остается неизменной, то меняется скважность импульсов, поступающих на измери­тельный прибор ИП1. Прибор ИП1, проградуиро-ванный по частоте, измеряет постоянную состав­ляющую, которая зависит от скважности импуль­сов.

На рис. 4 показана принципиальная схема гене­ратора прямоугольных импульсов. Задающим гене­ратором для него является звуковой генератор.

Первые два каскада (транзисторы 775, 776) — эмиттерные повторители. На транзисторах 777, Т18 собраны усилители-ограничители синусоидаль­ного сигнала. Импульсы с коллектора транзисто­ра Т18 управляют работой триггера (779, Т20). Переход триггера из одного устойчивого состояния в другое происходит в момент прохождения вход­ного синусоидального сигнала через нуль. На тран­зисторе Т21 собран формирователь прямоугольных импульсов.

Через эмиттерный повторитель (транзистор Т22) меандр подается на выходной делитель (см. рис. 5).

Подстроечным резистором R87 при налажива­нии, добиваются симметрии выходных импульсов.

Рис. 3. Принципиальная схема частотомера

Рис. 4. Принципиальная схема генератора прямоугольных импульсов

Принципиальная схема вольтметра изображена на рис. 5. Первые два транзистора (Т23, Т24) включены по схеме эмиттерного повторителя. Они используются только в режиме внешних измере­ний. Входной сигнал через резисторы подгонки шкал и резистнвно-емкостный делитель — переклю­чатель пределов измерений подается на базу тран­зистора Т25.

На транзисторах Т25Т28 выполнены усили­тельные каскады. С выхода последнего измеряе­мый сигнал подается на выпрямитель (диоды Д12, Д13), а затем на измерительный прибор ИП2. Так как он работает на уровне около 5 В, шкала при­бора достаточно линейна.

С резистора R134 («Громкость») сигнал посту­пает на контрольный усилитель.

Принципиальная схема контрольного усилителя показана на рис. 6. Он собран на транзисторах ТЗОТ36. Предварительный усилитель выполнен на транзисторах ТЗО, Т31. Фазоинверсный каскад собран на транзисторе Т32. Сигнал с него поступа­ет на выходной усилитель (транзисторы ТЗЗТ36). Усилитель охвачен отрицательной обратной связью через резисторы R175, R176. Начальный ток транзисторов выходного каскада устанавлива­ют подстроечным резистором R158. Плечи усилите­ля симметрируют другим подстроечным резисто­ром R165 Чувствительность усилителя можно ре­гулировать резистором R175.

Рис. 5. Принципиальная схема вольтметра

На рис. 7 показана принципиальная схема блока питания. Напряжение 40 В стабилизировано.

Стабилизатор собран на транзисторах Т37 — Т39.

Питание на контрольный усилитель подается с отдельной обмотки трансформатора Tpl.

Конструкция и детали. Звуковой генератор соб­ран в металлическом прямоугольном корпусе. Фо­тография передней панели приведена на рис. 8. Внутренний вид прибора показан на рис. 9.

Рис. 6. Принципиальная схема контрольного усилителя

Трансформатор собран на магнитоироводе ШЛ16X35 (толщина ленты 0,35 мм). Первичная обмотка содержит 1440 витков провода ПЭВ-1 0,31 Вторичные обмотки содержат 130+130 витков про­вода ПЭЛ 0,51 и 290 витков провода ПЭЛ 0,64. Экранная обмотка содержит один слой провода ПЭВ-1 0,31.

Транзистор Т7 установлен на небольшом ра­диаторе.

Рис. 7. Принципиальная схема блока питания

Рис. 8. Внешний вид прибора

Рис. 9. Внутренний вид прибора

Разброс между нарами конденсаторов в мосте Вина не должен превышать 2%. Этого добиваются параллельным включением дополнительных кон­денсаторов. Резисторы подбираются с точностью 1%.

Звуковой генератор налаживают по общеприня­тым методикам, неоднократно опубликованным в любительской радиотехнической литературе.

Недорогой генератор чистого синусоидального сигнала

Linear Technology LTC6260 LT6656 LTC6906

Catherine Chang, Philip Karantzalis и Aaron Schultz, Linear Technology

Design Note 564

Не так давно семейство операционных усилителей Linear Technology было расширено приборами с лучшим в отрасли соотношением скорости и напряжения питания. Серия LTC6258/LTC6259/LTC6260 (одиночный, сдвоенный, счетверенный) обеспечивает произведение усиления на полосу пропускания 1.3 МГц при потребляемом токе всего 20 мкА, максимальное напряжение смещения 400 мкВ и rail-to-rail входы и выходы. В сочетании с источником питания 1.8 … 5.25 В этот операционный усилитель (ОУ) позволяет создавать низковольтные приложения с высочайшими характеристиками, низким энергопотреблением и разумной ценой.

Синусоида с низкими искажениями

Речь не идет о том, чтобы пытаться генерировать синусоиду с искажениями –100 дБн с помощью маломощного 5-вольтового операционного усилителя. Будет использован другой подход. Создать дешевый низковольтный генератор синусоидального сигнала с очень низким потреблением мощности можно, объединив простой маломощный генератор прямоугольных импульсов с полосовым фильтром, использующим LTC6258.

Активный фильтр

Полосовой фильтр на Рисунке 1 связан с входом по переменному току. Благодаря этому вход LTC6258 не нагружает предыдущий каскад, позволяя использовать весь диапазон синфазных напряжений. Смещение для полосового фильтра на микросхеме LTC6258 задает простой резистивный делитель RA1, RA2. Привязка входов операционного усилителя к фиксированному напряжению помогает уменьшить искажения, которые могут возникнуть при изменениях синфазного напряжения.

Рисунок 1.Полосовой фильтр 10 кГц.

Центральная частота фильтра равна 10 кГц (Рисунок 2). Точные значения сопротивлений и емкостей могут быть изменены вверх или вниз, в зависимости от того, являются ли более приоритетными низкие шумы резисторов или низкий общий ток потребления. Данная реализация была оптимизирована для низкого рассеяния мощности за счет уменьшения тока в контуре обратной связи. Первоначально емкости конденсаторов C2 и C3 были равны 4.7 нФ или больше, а сопротивления резисторов ниже. В окончательном варианте схемы, оптимизированной для снижения потребления, были использованы конденсаторы 1 нФ и резисторы с более высокими сопротивлениями.

Рисунок 2.Зависимость усиления и фазы полосового
фильтра от частоты.

Помимо рассеиваемой мощности, вторым, но не менее важным аспектом импеданса петли обратной связи является нагрузка rail-to-rail выходного каскада операционного усилителя. Более тяжелые нагрузки, такие как 1 кОм и 10 кОм, значительно снижают усиление петли обратной связи, что, в свою очередь, влияет на точность полосового фильтра. В техническом описании показано, что усиление для большого сигнала при увеличении нагрузки со 100 кОм до 10 кОм уменьшается в 5 раз. Емкости конденсаторов C2 и C3 можно уменьшить, но тогда сопротивление R6 становится еще больше, создавая больше шума на выходе.

Величина добротности для этого полосового фильтра была выбрана небольшой – приблизительно 3. Умеренная, а не высокая добротность дает возможность использовать конденсаторы с допуском 5%. Более высокое значение добротности потребует более точных конденсаторов и, скорее всего, более высокого коэффициента усиления разомкнутого контура на частоте 10 кГц, чем это достижимо при данном импедансе обратной связи. Естественно, низкая добротность приводит к худшему подавлению гармоник, чем более высокая.

Добавление генератора

Маломощный синусоидальный сигнал может быть получен подачей прямоугольных импульсов на полосовой фильтр. Полная схема изображена на Рисунке 3. Микромощный генератор прямоугольных импульсов LTC6906, частота которого с помощью внешнего резистора установлена равной 10 кГц, может управлять относительно легкой нагрузкой, каковой для него являются входные резисторы полосового фильтра. Ток, потребляемый LTC6906 на частоте 10 кГц, составляет 32.4 мкА.

Рисунок 3.Схема генератора 10 кГц, использующая микросхему LTC6906.

На Рисунке 4 показаны осциллограммы выходных сигналов микросхемы LTC6906 и полосового фильтра. Уровни второй и третьей гармоник синусоиды равны, соответственно, –46.1 дБн и –32.6 дБн. Выходной сигнал составлял от 1.34 В пик-пик до 1.44 В пик-пик со слегка изменяющимся точным уровнем из-за конечного усиления ОУ без обратной связи на частоте 10 кГц. Ток, потребляемый от шины 3 В, не превышает 5 мкА.

Рисунок 4.Осциллограммы выходных сигналов генератора и фильтра.

Другие усовершенствования

На Рисунке 5 показаны дополнительные улучшения. Маломощный источник опорного напряжения LT6656 позволяет использовать способность LTC6906 и LTC6258 работать при очень низком напряжении питания. При питании от батареи опорный источник обеспечивает напряжение 2.5 В. Фиксированное питание 2.5 В стабилизирует размах выходного сигнала при изменениях входного напряжения. Кроме того, более низкие емкости конденсаторов фильтра с более высокими сопротивлениями резисторов еще больше уменьшают нагрузку на LTC6258, снижая рассеивание мощности и повышая точность фильтра.

Рисунок 5.Генератор и фильтр со стабилизированным питанием.

Заключение

Серия LTC6258/LTC6259/LTC6260 (одиночный, сдвоенный, счетверенный) обеспечивает произведение усиления на полосу пропускания 1.3 МГц при потребляемом токе всего 20 мкА, максимальное напряжение смещения 400 мкВ и rail-to-rail входы и выходы. В сочетании с источником питания 1.8 … 5.25 В этот операционный усилитель позволяет создавать низковольтные приложения с отличными характеристиками, небольшим энергопотреблением и низкой ценой.

Материалы по теме

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Читайте также:  Как сделать прибор для измерения пульса
Ссылка на основную публикацию