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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 범용 함수 발생기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
주파수 스위핑 및 마크 생성기 기능의 MAX038 마이크로 회로에 비교적 간단한 함수 발생기를 도입하면 넓은 주파수 범위에서 다양한 전자 장비의 다양한 측정, 조정 및 성능 모니터링을 수행할 수 있습니다. 이 생성기의 흥미로운 적용 가능성은 유사한 노드를 다른 기능 생성기에 도입함으로써 얻을 수 있으며, 이에 대한 설명은 지난 XNUMX~XNUMX년 동안 우리 저널에 게시되었습니다. 여러 측정을 수행할 때 기능 발생기는 멀티미터 및 오실로스코프와 함께 없어서는 안 될 장치이며 아마도 무선 아마추어 가정 실험실의 주요 필수 단지에 포함될 것입니다. 진동 주파수 발생기는 예를 들어 진폭-주파수 특성의 연구에서도 필수적입니다. 연구 중인 회로의 매개변수 변화에 따라 특성의 변화를 관찰할 수 있으며 경우에 따라 공진 회로의 튜닝 시간이 고전적인 연구 방법보다 수십 또는 수백 배 더 짧을 수 있습니다. 포인트 별 주파수 응답. 일반적으로 주파수 범위가 작은 간단한 함수 발생기에서는 직사각형 펄스의 듀티 사이클과 톱니파 전압의 순방향 및 역방향 단계에 대한 조정이 없으므로 주파수 또는 펄스 폭을 얻을 가능성이 없습니다. 변조된 신호. 소인 주파수 발생기의 경우 일반적으로 공진 회로가 많고 조정하기 어렵고 제조가 중간 숙련 라디오 아마추어의 힘을 넘어서는 경우가 많습니다. 간단한 GKCh [2]에는 일반적으로 주파수 표시 신호가 없으므로 주파수 측정기가 없으면 이러한 장치에서 거의 의미가 없습니다. 라디오 아마추어 설계자들의 관심을 끌기 위해 제공되는 발전기에는 나열된 단점이 없습니다. 대부분의 장치는 디지털 마이크로 회로에 조립되므로 가능한 한 쉽게 설정할 수 있습니다. 경험이 거의 없는 라디오 아마추어도 만들 수 있습니다. 설명에는 "취향에 따라" 일부 특성을 변경하기 위한 권장 사항이 포함되어 있습니다. 발전기의 주요 기술적 특성 작동 주파수 범위는 XNUMX개의 하위 범위로 나뉩니다. 1) 0,095Hz...1,1Hz; 2) 0,95Hz... 11Hz; 4) 95Hz...1100Hz; 5) 0,95kHz...11kHz; 6) 9,5kHz...110kHz; 7) 95kHz...1100kHz; 8) 0,95MHz... 1MHz; 9) 9MHz...42MHz*. 출력 신호 모양 - 직사각형, 정현파, 삼각형, 톱니. 피크 대 피크 출력 전압 스윙(부하 저항 RH = 50옴에서) - 1V. 직사각형 펄스의 듀티 사이클은 0,053 ... 19입니다. 출력 신호의 주파수 및 듀티 사이클 조정은 상호 독립적입니다. 라벨 신호는 10과 1MHz, 100, 10과 1kHz, 100Hz의 간격으로 설정할 수 있습니다. PWM 및 FM 입력에서 최대 변조 주파수는 2MHz이고, 외부 변조 신호에 의한 주파수 편차 Fo(FM)는 최대 ±50%입니다. 생성기의 기본(그 회로는 그림 1에 표시됨)은 MAXIM 칩 MAX038이며 자세한 설명은 [1]에 나와 있습니다.
"편차"는 구성표에 따라 가장 낮은 위치에 있습니다. 생성기 출력 신호의 모양은 입력 AO, A1의 논리 레벨에 의해 결정되며 스위치 SA6의 위치에 따라 달라집니다. 생성 주파수의 전반적인 불안정성에 대한 입력 AO 및 A1에 대한 제어 신호의 불안정성의 영향이 주목되었습니다. 이 효과를 최소화하기 위해 커패시터 C12, C13은 전원 공급 장치의 간섭 및 리플 수준을 줄이도록 설계되었습니다. 생성된 신호의 주파수는 입력 SADJ에서의 전압과 입력 IIN으로 흐르는 전류의 출력 COSC(커패시터 C1 - C8)에 연결된 커패시턴스 CF에 따라 달라집니다. 하위 범위는 스위치 SA1에 의해 선택됩니다. 부대역 내의 부드러운 주파수 조정은 IIN 입력에서 발생합니다. 입력에 들어가는 전류의 값은 저항 R12, R13의 저항, 연산 증폭기 DA1.1의 이득 및 가변 저항 R 20 슬라이더의 위치에 의해 결정됩니다. 하위 범위 2 - 8의 경우 21 .. .240μA. 9번째 하위 범위로 전환하면 OOS 감소(R1.1 도입)로 인해 게인 스케일 DA19이 증가하고 전류 IIN이 160 ... 750 μA로 증가합니다. 이는 최소 허용 커패시턴스 값 CF가 20pF로 제한되기 때문에 필요합니다. 첫 번째 하위 범위로 전환할 때 R17이 도입되어 R20, R21의 전압 강하가 2,1배 감소하고 IIN이 각각 24 ... XNUMX μA로 감소합니다. 따라서 하위 범위 1 - 8의 경우 중첩 계수는 11이고 한 하위 범위에서 다른 하위 범위로 전환할 때 출력 주파수가 10번 변경되어 부드러운 주파수 변경의 점진적 스케일을 사용할 수 있습니다. 아홉 번째 범위의 경우 별도의 눈금이 필요하고 더 늘어나고 중첩 계수는 약 4,7입니다. DA2의 각 특정 인스턴스에 대해 미세 회로 생성의 차단 주파수 값에 따라 XNUMX번째 범위의 폭을 실험적으로 선택하는 것이 좋습니다. 어쨌든 주파수 범위를 확장, 축소 또는 이동하려면 다음 공식을 사용할 수 있습니다. Fmin-UminR9/[CFR'(R12+R13)]; Fmax UmaxR9/[CFR'(R12+R13)], 여기서 Umin= 5R21/(R20+R21), Umax= 5, R' = R18 - 하위 범위 1 - 8의 경우, R'= R19 - 하위 범위 9의 경우; CF= C1 ...C8(해당 하위 범위용). 공식에 제시된 매개 변수는 각각 F - 킬로 헤르츠, U - 볼트, R - 옴, C - 피코 패럿으로 측정됩니다. 첫 번째 하위 범위의 경우 저항 R17의 도입으로 인해 주파수 계산 공식으로 대체되는 Umin 및 Umax 값을 얻은 값에 비해 10 배 줄여야합니다. 커패시터 C11, C5은 입력 0 1.1U DAXNUMX에 공급되는 일정한 제어 전압의 안정성을 향상시키도록 설계되었습니다. 상대 주파수 디튜닝(F50의 ±0%)은 저항 R4("F3" 위치에 있는 SA0)에 의해 수행됩니다. 주파수 변조 발진을 얻기 위해 외부 변조 신호가 FM 입력에 적용되고 SA3이 체계(FM 위치)에 따라 상위 위치로 전송됩니다. 펄스 폭 변조의 경우 적절한 PWM 입력이 사용됩니다. 듀티 사이클은 저항 R2에 의해 조정됩니다. "듀티 사이클"의 개념은 여기에서 다소 조건부로 사용되며, 더 정확하게는 기간의 지속 시간에 대한 양의 반파 비율의 변화입니다. 직사각형 진동의 경우 이것은 실제로 듀티 사이클입니다. 그러나 삼각 진동의 경우 정현파 신호의 경우 정방향 및 역방향 스트로크 시간의 비율입니다(신호가 "직선" 톱에서 "역방향"으로 변경됨) - 파형의 변경(왜곡). 후자는 정현파의 모양을 조정하여 생성기의 고조파 왜곡을 최소화하는 데 유용할 수 있습니다. FM 및 PWM 입력에 대한 변조 신호의 진폭은 ±2,3V를 넘지 않아야 합니다. 스위치 SA4, SA5는 DA2 칩의 DADJ 및 FADJ 입력에서 듀티 사이클 및 주파수 제어를 비활성화하도록 설계되었으며 듀티 사이클은 2(50%)로 설정되고 주파수는 저항 R20에 의해 설정된 주파수와 정확히 일치합니다. 출력 신호는 저항 R2를 통해 OUT DA44 출력에서 "Generator 1 출력" 소켓으로 나옵니다. 마이크로 회로의 입력 COSC, DADJ, FADJ는 외부 간섭에 매우 민감하므로 차폐 케이블을 사용하여 스위치에 연결하거나 발전기 장치를 차폐 구획에 배치하는 것이 좋습니다. 출력 신호 레벨을 제어하려면 발전기 출력과 연구 대상 장치의 입력 사이에 연결된 외부 감쇠기를 사용하는 것이 편리합니다. [2]에 제시된 감쇠기를 권장할 수 있는데, 감쇠 범위는 0에서 64dB까지 1dB 단위로 제공되며 입력 및 출력 임피던스 측면에서 잘 일치합니다. 스윕 모드에서 발생기의 입력 "√"는 오실로스코프의 해당 출력에 연결됩니다. 오실로스코프의 스윕과 동시에 GKCh의 주파수 제어는 DA2 마이크로 회로의 입력 NN에서 수행됩니다. 입력 신호는 상수 구성 요소가 차단되는 커패시터 C9로 이동합니다. 또한 제어 신호의 진폭과 그에 따라 발전기의 발진 대역폭의 폭을 조절하는 가변 저항 R6의 엔진에서 반전 증폭기 가산기 DA1.1로 이동합니다. 스윙의 중심 주파수를 결정하고 저항 R20에 의해 조절되는 상수 구성 요소로 요약하면 신호가 UN DA2 입력에 공급됩니다. 제너 다이오드 VD1은 입력 IIN에 대한 최대 허용 전류를 750uA로 제한합니다. 주파수 레이블 생성기는 DD1.1 - DD1.3용 마스터 오실레이터, DD3 및 DD4용 분배기, DD5.1 트리거 및 DA1.4용 비교기로 구성됩니다. 쿼츠 마스터 오실레이터는 주파수 10MHz의 신호를 생성하며 분배기 DD3(분할비 10)의 입력에 공급됩니다. 또한 DD3의 출력에서 1MHz의 신호가 가변 분할 비율 DD4로 분배기의 입력에 공급됩니다. SA7.1 스위치의 위치에 따라 DD5.1 트리거의 입력 C에서 주파수가 10MHz, 1MHz인 신호 또는 주파수가 분할 계수에 의해 결정되는 신호가 있습니다. DD4. JK 플립 플롭의 입력은 SYNC DA2 출력에서 주파수가 생성기 출력 신호의 주파수와 같고 위상이 90도 시프트되는 신호를 수신합니다. 저역 통과 필터는 요소 R40, C22-C27의 트리거 출력에 연결됩니다(차단 주파수는 SA8의 위치에 따라 결정됨). 따라서 비교기 DA1.4의 입력에서 생성기 출력 주파수의 저주파 비트와 DD5.1의 클록 입력에서 주파수의 배수인 주파수를 얻습니다. 비트 진폭이 높을수록 위의 구성 요소가 주파수 축을 따라 더 가깝게 위치합니다. 따라서 생성기 신호의 출력 주파수가 원활하게 변경되면 DA1.4의 입력에 비트 신호의 버스트가 나타나 생성기의 출력 신호 주파수가 주파수의 배수임을 나타냅니다. 마크 신호. 버스트 폭(시간)은 저역 통과 필터의 대역폭에 따라 달라지며 SA8의 위치에 따라 결정됩니다. 이는 서로 다른 스팬과 생성기의 서로 다른 범위에서 명확한 표시를 얻기 위해 수행됩니다. 저항 R36은 비교기의 임계값을 결정하여 주어진 진폭 아래에서 비트 노이즈를 차단합니다. 마크의 진폭은 저항 R46에 의해 조절되며 R45에서 주 신호에 추가됩니다. 분할 계수 DD4는 SA7.2 스위치에 의해 선택되며 100, 10, 1kHz, 100Hz 주파수의 분배기 출력에서 신호를 얻을 수 있습니다. SA7이 4개의 극단(계획에 따라 위쪽) 위치에 있을 때 DDXNUMX는 단일 카운트를 수행하고 중지합니다. 출력 Q에는 신호가 없습니다. 생성기의 기능을 확장하려면 필요한 주파수 세트(예: 465kHz)로 태그 신호의 주파수 그리드를 보완하여 무선 수신기의 IF를 조정할 수 있습니다. 이 경우 분할 계수는 다음 공식에 따라 선택됩니다. N \u1000d M (1R100 + 2R10 + 4RZ + P5) + PXNUMX, 여기서 N은 분할 계수입니다. M - Ka, Kb, Ks에 대한 코드로 결정되는 모듈; P1 - J2, J3, J4의 코드에 의해 결정되는 2 승수; Р4, РЗ, Р13 - 수백, 수십, 단위의 승수는 J16-J9, J12-J5, J8-J5의 코드에 의해 결정됩니다. P1 - 코드 J4-JXNUMX에 의해 결정되는 나머지. K564IE15 칩의 작동에 대한 자세한 설명은 [3]에 나와 있습니다. 생성기에는 별도의 "마크" 출력이 있으며, 이는 예시적인 석영 주파수가 필요한 여러 측정에 유용할 수 있습니다. DA1.2의 보조 가청 주파수 생성기는 일반적인 방식에 따라 조립되며 주 생성기를 주파수 또는 펄스 폭 변조로 변조하거나 별도의 생성기로 사용할 수 있습니다. 검출기(그림 2)는 전압 배가 방식에 따라 조립되며 10Hz 이하의 오실로스코프 스윕 주파수를 사용할 때 50kHz ~ 100MHz 범위에서 작동할 수 있습니다.
저주파 회로를 연구하려면 스윕 주파수가 매우 낮아야 하며 기존 오실로스코프를 사용하면 주파수 응답을 볼 수 없습니다. 저장 오실로스코프를 사용하면 주파수 0,1Hz부터 주파수 특성을 관찰할 수 있습니다. 이 경우 다른 입력 동기 회로를 적용할 필요가 있다. 삼.
또한 이를 위해서는 커패시터(C1, C2)의 정전용량을 높여 별도의 검출기 헤드를 만드는 것이 좋다(그림 2 참조). 커패시턴스를 높이면 아래에서 주파수 범위가 확장되는 동시에 오실로스코프의 허용 가능한 스위프 주파수가 줄어듭니다. 낮은 주파수에서 레이블을 얻으려면 적절한 분할 계수 DD4를 선택하고 R40, C22-C27의 필터 대신 high-Q 필터를 사용해야 합니다. 그러나 한계가 있습니다. 낮은 주파수에서 비트를 분리하기가 어렵습니다. 전원 공급 장치(그림 4)는 일반적인 방식에 따라 조립되며 ±5V 및 +12V의 공급 전압을 생성합니다. 해당 버스의 전류 소비는 지정된 제한을 초과하지 않습니다. +5V - 300mA; -5V-100mA;+12V-50mA; -12V-50mA.
이 장치는 MLT 0,125 저항을 사용하며 SP, SP0, SP4를 변수로 사용할 수 있습니다. 주파수 설정 커패시터에는 작은 TKE가 있어야 합니다. KLS, KM-5(C5-C8), K73-9, K73-16, K73-17(C2-C4) 시리즈가 적용 가능합니다. 누설 전류가 낮은 극성 커패시터 C1 - K52-1; 나머지 커패시터 - 모두. 스위치 SA1, SA6-SA8 - PG. 칩 DD1 - DD3, DD5는 유사한 시리즈 K155, K555, K533과 상호 교환 가능하므로 전류 소비의 해당 변경 사항만 고려하면 됩니다. 칩 시리즈 564 또는 K564(DD4)는 K561IE15를 완전히 대체합니다. 발전기용 인쇄 회로 기판은 개발되지 않았습니다. 보드에 요소와 연결을 배치할 때 DA3의 입력(핀 10-2)과 연결된 모든 회로를 나머지 회로에서 가능한 한 멀리 분리해야 합니다. 발전기 설정은 커패시터 C1-C6의 선택으로 시작되므로 범위를 전환할 때 주파수가 정확히 7번 변경됩니다. 커패시터 C8, C8,9은 하위 범위 XNUMX에 대한 총 정전 용량 CF가 연결 케이블의 정전 용량, 장착 및 기타 기생 정전 용량의 영향을 받기 때문에 구조의 최종 조립 후에 가장 잘 선택됩니다. 그런 다음 저항 R20에 대한 두 개의 눈금이 눈금이 매겨집니다(하위 범위 1-8 및 9에 대해). 다음으로 SA6의 위치와 듀티 사이클 제어 및 디튜닝의 한계에 따라 출력 신호의 형태를 확인한다. 입력 FADJ 및 DADJ의 전압이 ± 1V 이내 여야한다는 점을 고려하여 분배기 R4-R2,3를 다시 계산하여 조정 범위를 변경할 수 있습니다. 그런 다음 오실로스코프의 신호가 "√"입력에 적용됩니다. , 오실로스코프의 Y 입력은 출력 7 DA1.1에 연결되고 저항 R20의 슬라이더는 하위 범위 중 하나의 중간으로 설정되고 R6은 구성표에 따라 상위 위치에 배치되고 선택하여 R5 그들은 핀 7 DA1.1의 신호가 0,2 ... 7,5 V 내에 있는지 확인합니다. 이것은 최대 스윙 대역에 해당합니다. 대역 내에서 주파수는 300배로 변경될 수 있으며 이 값을 줄이기 위해 저항 R5를 필요한 값으로 늘립니다. 주파수 마크 생성기의 설정은 마스터 오실레이터의 주파수 설정으로 시작됩니다. 주파수 측정기는 DD6의 핀 1.3에 연결되고 커패시터 C18을 조정하여 주파수를 10MHz로 설정합니다. 다음으로 태그 주파수 출력의 주파수와 스위치 SA7의 위치가 일치하는지 확인하십시오. 그 후 DA13의 핀 1.4에서 비트 신호가 있는지 확인하고 DA36의 출력에서 명확한 좁은 표시가 얻어질 때까지 저항 R1.4으로 비교기 임계값을 설정합니다. 이 발전기 설정에서 완료된 것으로 간주할 수 있습니다. DA1.2의 보조 가청 주파수 생성기(그림 1 참조)는 정현파 신호의 안정적인 생성이 얻어질 때까지 R23을 조정하여 조정됩니다. 전원 공급 장치 설정은 저항 R1, R4, R6을 사용하여 적절한 출력 전압을 설정하는 것으로 구성됩니다. 주파수 응답을 연구하기 위해 설치는 그림 5의 구성표에 따라 조립됩니다. XNUMX.
스위치 SA6은 정현파 신호를 생성하는 위치로 이동됩니다. 제안된 주파수 응답 위치는 스위치 SA1과 저항 R20에 의해 설정되고 필요한 스윙 대역(리뷰)은 저항 R6에 의해 설정됩니다. SA7 스위치를 사용하여 필요한 주파수 표시를 선택합니다. SA8 스위치는 오실로스코프 화면에서 명확하고 안정적인 표시를 달성하는 데 사용됩니다. 연구중인 장치의 매개 변수를 변경하면 주파수 응답의 특성 포인트의 변화가 모니터링됩니다. 주파수-마크에 상대적, 진폭-감쇠기 위치에 상대적입니다. *038번째 하위 대역의 상위 주파수는 MAX40 마이크로 회로의 특정 인스턴스에 의해 결정됩니다. 일반적인 값은 약 20MHz이고 최소값은 XNUMXMHz입니다. 문학
저자: A.Matykin, 모스크바
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