Принцип работы схемы

Проверяя и налаживая различные конструкции, приходится пользоваться генератором синусоидальных колебаний. Но не всегда сигнал синусоидальной формы позволяет оценить качество работы того или иного каскада, обнаружить в нем цепи, искажающие усиливаемый сигнал. А ведь это порою необходимо при разработке, скажем, высококачественной звуковоспроизводящей аппаратуры. Вот почему в арсенале радиолюбителя все чаще можно встретить генераторы сигналов специальной формы -- прямоугольной, треугольной, пилообразной. Подобные измерительные приборы позволяют провести более качественный анализ работы проверяемого устройства,

Но, согласитесь, иметь несколько отдельных генераторов -- задача менее интересная, чем обладать одним многофункциональным, позволяющим снимать с него сигнал нужной формы. Именно такой генератор и будет разрабатываться в данном курсовом проекте.

Диапазон частот генератора простирается от 20 Гц до 150 кГц, а амплитуда выходного сигнала (она регулируется плавно) может достигать

8,5В на гнезде колебаний прямоугольной формы

2В на гнезде колебаний треугольной или пилообразной формы

1В на гнезде колебаний синусоидальной формы

Основу прибора составляет задающий генератор, вырабатывающий импульсы прямоугольной формы со скважностью 2 (длительность импульсов и пауз равны). Переключателями SA2, SA3, SA4 можно изменять частоту следования импульсов в диапазонов в 10, 100, 1000 Гц.

Сигналы треугольной (а также пилообразной) и синусоидальной форм получают последовательным преобразованием исходных прямоугольных импульсов данной частоты.

По принципиальной схеме, приведенной в приложении, задающий генератор выполнен на микросхемы ТТЛ серии К155 типа ТЛ2 (DD1). Он вырабатывает прямоугольные импульсы, следующие с частотами от 20 Гц до 150 кГц в зависимости от выбранных R и C при замыкании соответствующих цепочек с помощью переключателей SA2 - SA4.

На микросхемах DD4, DD9 и DD10 выполнены широкополосные усилители, диапазон часто которых расширен за счет конденсаторов С17, С25 и С30. Счетчик DD6, DD7 и DD8 преобразуют поступающую с генератора прямоугольный сигнал в двоично-десятичный код. Каждая микросхема считает до 10.

DD3 стоит на выходе генаратора в совокупности с R19 и R20 выполняют роль согласующего каскада. Открытый коллекторный выход элементов позволяет подключать их нагрузку к более «высоковольтному» источнику питания (в данном случае к +9 В), что, в свою очередь, позволяет сформировать на резисторах нагрузки (Rl9, R20) сигналы уровней ТТЛ.

С выхода элемента DD3 сигнал поступает на формирователь треугольного и пилообразного напряжений, выполненный на полевом транзисторе VT7, диоде VD7 и диодном мосте КD2. Работу этого узла разберем по упрощенной схеме и графикам, приведенным ниже на рисунках 5.1а и 5.1б.

Рис. 5.1а

Рис .5.1б

При поступлении на вход узла импульса прямоугольной формы конденсатор С заряжается по цепи: VD4.1, VT6, R. Выходное напряжение линейно нарастает. Как только импульс заканчивается и наступает пауза, конденсатор разряжается через цепь: VD4.3, VT6, R, VD4.2, элемент DD4.3. В итоге на выходе узла формируется напряжение треугольной формы. Линейность выходного напряжения зависит от стабильности тока, заряжающего и разряжающего конденсатор. Источник тока выполнен на транзисторе VT6. Сила тока определяется сопротивлением резистора R в цепи истока транзистора.

Для получения выходного напряжения пилообразной формы замыкают контакты кнопки SB1 и тем самым включают в работу диод VD3. Теперь конденсатор будет разряжаться через этот диод и элемент DD4.3. Продолжительность разрядки значительно снизится.

При выборе рабочей частоты значение формирующего тока определяется резисторам RP6 и конденсатором С4.

Сформированный сигнал треугольной (пилообразной) формы поступает на усилитель, выполненный на транзисторах VT2, VT3. Он обладает сравнительно большим входным и малым выходным сопротивлением, благодаря чему последующие узлы генератора не влияют на работу формирователя. Подключенный к выходу усилителя переменный резистор RP4 служит регулятором амплитуды пилообразного (треугольного) напряжения, поступающего на гнездо XS2. Подстроечный резистор RP6 необходим для подбора нужного режима работы усилителя.

Итак, треугольный сигнал из прямоугольного получен. Следующий этап -- преобразование его в синусоидальный. Для этого к выходу усилителя подключен формирователь, выполненный на транзисторе VT4 и диодах VD4, VD4. Принцип преобразования основан на использовании нелинейности вольт-амперной характеристики полевого транзистора, показанной на рисунке 4.11.

Известно, что при фиксированном напряжении на затворе такого транзистора зависимость тока стока от напряжения на стоке на участке между нулем и точкой насыщения соответствующей напряжению отсечки, имеет форму четверти синусоиды следовательно, приложенное между стоком и истоком напряжение треугольной формы амплитудой вызовет ток стока, изменяющийся примерно по синусоидальному закону.

Рис. 4.11 Переходная характеристика

Когда потенциал на катоде диода VD4 положителен по отношению к потенциалу на катоде VD5, диод VD5 открыт и шунтирует резистор R11. Падение напряжения между затвором и истоком полевого транзистора обусловлено падением напряжения на открытом диоде и не зависит от изменения уровня сигнала на входе каскада. Протекающий через каскад ток формирует на резисторе R12 положительную полуволну синусоидального колебания. При изменении полярности входного напряжения открывается диод VD4, шунтируя резистор R10. Падение напряжения между затвором истоком обусловлено падением напряжения на открытом диоде и также не зависит от изменения уровня сигнала на входе. Формируется отрицательная полуволна синусоидального напряжения.

Получившийся в итоге синусоидальный сигнал поступает через усилитель на транзисторах VT6, VT5 и переменный резистор RP5 (регулятор амплитуды) на выходное гнездо SX3 через усилительный каскад.

Стабилизатор напряжения, выполненный на микросхеме DD1 вырабатывает питающее напряжение 9В. Питание же микросхем осуществляется от параметрического стабилизатора, выполненного на транзисторе VT1, стабилитроне VD6 и балластном резисторе R2.