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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 EMP용 톤 제너레이터. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
단일 톤 제너레이터가 있는 다중 음성 EMP는 이미 신뢰할 수 있고 실용적인 장치임이 입증되었습니다. 그러나 사용되는 생성기의 특성으로 인해 그 기능이 완전히 실현되지 않는 경우가 많습니다. 일반적으로 톤 제너레이터는 매우 안정적인 석영 공진기 또는 RC 회로를 기반으로 제작됩니다. 이 경우 전자 주파수 제어가 배제되거나 매우 어렵습니다[1]. 아래에 설명된 장치는 전압 제어 톤 제너레이터입니다. 제어 신호는 다양한 드라이버 및 EMP 제어에서 가져옵니다. 주파수 비브라토 제너레이터, 엔벨로프 제너레이터(자동 튜닝 변경용), 수동 또는 발(페달) 컨트롤이 있는 글리산도 레귤레이터(튜닝 슬립)가 될 수 있습니다. 발전기의 특징은 높은 작동 주파수를 포함합니다. 디지털 마이크로 회로를 사용하면 최대 7,5 ~ 8MHz의 작동 주파수로 비교적 간단하고 저렴한 VCO를 구현할 수 있습니다(그림 1). 일반적으로 간격 변환 계수가 다른 12개의 동일한 카운터로 구성되는 평균 음계가 있는 대부분의 디지털 톤 제너레이터의 경우 1 ~ 4MHz 내의 클록(선행) 주파수가 필요합니다. 따라서 발생기의 특성은 이러한 주파수 제한 내에서 필요한 선형성을 제공하는 것과 같아야 합니다.
발전기의 작동 원리는 링으로 닫힌 두 개의 동일한 전압 제어 셰이퍼에 의해 지속 시간이 조절되는 펄스의 형성을 기반으로 합니다. 따라서 한 셰이퍼의 출력에서 펄스의 감쇠는 다른 출력에서 다음 펄스의 전면이 나타나는 식으로 장치의 작동은 그림 2에 표시된 타이밍 다이어그램으로 설명됩니다. XNUMX.
순간 t0까지 제어 전압은 0입니다. 즉, DD1.1 및 DD1.2 요소의 유출 입력 전류(약 1,6mA를 초과하지 않음)가 다음을 통해 공통 와이어로 폐쇄되기 때문에 지점 A 및 B에서 논리 레벨이 1인 신호가 설정되었음을 의미합니다. 저항 R2 및 R1.1 및 작은 출력 제어 전압 소스 저항. 이때 인버터 DD1.2 및 DD1의 출력은 레벨 1.3이므로 요소 DD1.4 및 DD1의 RS 트리거는 안정 상태 중 하나로 임의로 설정됩니다. 직접(계획에 따라 상위) 출력 신호가 0이고 역 출력 신호가 XNUMX이라고 명확하게 가정합니다. 순간 t0에서 제어 입력에 특정 양의 전압이 나타나면 저항 R1 및 R2를 통해 전류가 흐릅니다. 이 경우 A 지점에서 저항 R1을 통과하는 전류가 VD1 다이오드의 낮은 저항과 DD1.4 요소의 출력 회로를 통해 공통 와이어로 흐르기 때문에 전압은 2에 가깝게 유지됩니다. 지점 B에서 다이오드 VD1.3가 요소 DD2의 출력에서 하이 레벨로 닫히기 때문에 전압이 상승합니다. 저항 R2를 통과하는 전류는 커패시턴스, 저항 R1,1의 저항 및 제어 전압 값에 따라 커패시터 C1,4를 한 번에 2 ... XNUMXV로 충전합니다. Uynp를 높이면 커패시터의 충전 속도가 증가하고 더 짧은 시간에 동일한 수준으로 충전됩니다. 지점 B의 전압이 요소 DD1.2의 스위칭 임계값에 도달하면 출력이 레벨 0으로 설정되어 RS 플립플롭을 스위칭합니다. 이제 직접 출력은 레벨 0이 되고 역 출력은 1이 됩니다. 이렇게 하면 커패시터 C2가 빠르게 방전되고 전압이 감소하며 커패시터 C1이 충전되기 시작합니다. 결과적으로 트리거가 다시 전환되고 전체 주기가 반복됩니다. 제어 전압의 증가(시간 주기 t1...t2, 그림 2)는 커패시터의 충전 전류를 증가시키고 진동 주기를 감소시킵니다. 이것이 발전기의 발진 주파수가 제어되는 방식입니다. TTL 요소의 결과 입력 전류는 제어 전압 소스의 전류에 추가되어 저항 R1 및 R2의 높은 저항으로 인해 Uynp= 0. 그러나이 전류는 온도 불안정성을 특징으로하며 이는 생성 주파수의 안정성에 영향을 미칩니다. 양의 TKE와 함께 커패시터 C1 및 C2를 사용하여 발전기의 온도 안정성을 어느 정도 높일 수 있습니다. 이는 DD1.1 및 DD1.2 요소의 제어되지 않은 유출 입력 전류의 증가를 보상합니다. 온도 변화. 진동 주기는 저항 R1 및 R2의 저항과 커패시터 C1 및 C2의 커패시턴스뿐만 아니라 다른 많은 요인에 따라 달라지므로 정확한 주기 평가가 어렵습니다. 요소 DD1.1-DD1.4에서 신호의 시간 지연을 무시하고 논리 전압 0의 값과 다이오드 VD1 및 VD2의 임계 전압을 0으로 설정하면 발전기는 다음 식으로 설명할 수 있습니다: T2=0t2=XNUMXRC*ln((IеR +Ucontrol)/(IеR+Ucontrol-Usp)) dUc/dt = Ie/C + (Uupr-Us)/(RC), 여기서 R과 C는 타이밍 회로의 등급입니다. Uc - 커패시터 C의 전압; Usp - 전압 Uc의 최대(임계값) 값; Uynp - 제어 전압; Ie - TTL 요소의 입력 누설 전류의 평균값. t0 - 펄스 지속 시간; T0 - 진동 기간. 계산 결과 첫 번째 공식은 Uynp>=Usp에서 실험 데이터와 매우 정확하게 일치하는 반면 평균값은 Ie=1,4mA로 선택되었습니다. Usp = 1,2 V. 또한 동일한 미분 방정식의 분석을 기반으로 다음과 같은 결론을 내릴 수 있습니다. (IеR+Ucontrol)/(IеR+Ucontrol-Usp)>0, 즉, IеR/(IеR-Usp)>0이면 Uynp≥0일 때 장치가 작동합니다. 이 결론은 장치의 실험적 검증에 의해 확인됩니다. 그럼에도 불구하고 Ucontrol ≥ Usp = 1,2..1,4 V, 즉 0,7...4 MHz의 주파수 범위에서 VCO 작동의 최대 안정성과 정확도를 달성할 수 있습니다. 다성 EMR 또는 EMC를 위한 톤 제너레이터의 실제 회로가 그림 3에 나와 있습니다. 0,55. 작동 주파수 한계(Ucontrol ≥ 8...0,3 V에서) - 4,8...0,3 MHz. 제어 특성의 비선형성(4 ... 5 MHz 이내의 주파수에서)은 XNUMX%를 초과하지 않습니다.
입력 1은 사운드 주파수 슬립의 자동 제어를 위해 엔벨로프 생성기에서 신호를 공급받습니다. 무의미한 변조 깊이 (톤의 5 ... 30 %)로베이스 기타 사운드의 음영을 모방하고 기타 뽑아 낸 타악기를 구현하여 억양의 높이를 높입니다. 추출 당시의 소리가 표준에서 약간 벗어납니다(일반적으로 소리가 어택하는 동안 갑자기 증가한 다음 정상 값으로 급격히 감소합니다). 입력 2에는 수동 또는 페달 글리산도 컨트롤러에서 일정한 제어 전압이 공급됩니다. 이 입력은 두 옥타브 내에서 키를 조정하거나 변경(조옮김)하는 역할을 하며, 예를 들어 클라리넷, 트롬본 또는 음성의 음색을 모방하는 코드 또는 음조 사운드의 피치를 따라 슬라이드하는 역할을 합니다. 입력 3은 정현파, 삼각형 또는 톱니파 신호가 있는 비브라토 생성기에서 공급됩니다. 가변 저항 R4는 0 ... + -0,5 톤 내에서 비브라토 레벨을 조절하고 SA1 스위치가 닫힐 때 최대 + -1 옥타브 이상의 주파수 편차 레벨을 조절합니다. 높은 변조 주파수(5 ... 11) Hz)와 + -0,5 ... 1,5 옥타브의 깊이에서 음조 사운드는 음악적 특성을 잃고 팬 블레이드의 둔탁한 포효 또는 바스락거리는 소리와 유사한 노이즈 신호의 특성을 얻습니다. . 낮은 주파수(0,1...1Hz)와 동일한 깊이로 우쿨렐레의 "떠다니는" 사운드와 유사한 매우 다채롭고 표현력이 풍부한 효과를 얻을 수 있습니다. 톤 제너레이터의 출력 신호는 평균율 음계 신호의 디지털 셰이퍼 입력으로 공급되어야 합니다. 제어 신호의 활성 가산기는 연산 증폭기 DA1에 조립됩니다. 가산기 출력의 신호는 논리 요소 DD1.1-DD1.4에서 생성되는 VCO의 입력으로 공급됩니다. VCO 외에도 장치에는 DD2.1, DD2.2 요소에 조립된 예시적인 석영 발진기와 DD3 마이크로 회로의 트리거에 있는 두 개의 옥타브 주파수 분배기 회로가 포함되어 있습니다. 이 발전기에 의해 기록됩니다. 생성기와 트리거는 500kHz, 1MHz 및 2MHz의 주파수를 갖는 세 가지 예시적인 신호를 형성합니다. 이 세 신호와 VCO 출력의 신호는 개방형 컬렉터 요소 DD4.1-DD4.4에 조립된 전자 스위치의 입력으로 공급됩니다. 스위치 SA2-SA5에 의해 제어되는 이러한 스위치에는 공통 부하 저항 R13이 있습니다. 요소의 출력 회로는 논리 OR 기능이 있는 장치를 형성합니다. 스위치 중 하나가 클록 신호를 출력으로 전달하면 나머지는 스위치에서 로우로 닫힙니다. D 플립 플롭 DD3.1 및 DD3.2의 R 입력과 스위치 SA2-SA5의 접점에 적용하기 위한 하이 레벨은 요소 DD2.4의 출력에서 제거됩니다. 주파수 분배기가 있는 석영 발진기는 보조 역할을 하며 주로 VCO의 작동 조정을 위해 사용되거나 "Organ" 모드에서 기기를 "리드"하는 반면 스위치 SA3, SA4, SA5("4'", "8' ", "16'" ) EMP 시스템을 각각 가장 낮은 레지스터에서 XNUMX 옥타브 및 XNUMX 옥타브 위로 이동할 수 있습니다. 물론 이 경우 소리의 높낮이를 조정하거나 변경할 수 없습니다. 발전기의 단점은 상대적으로 낮은 온도 안정성을 포함하며, 이 경우에는 그다지 중요하지 않습니다[2]. 발전기의 작동 범위. 무화과에. 4는 제어 전압에 대한 생성 주파수의 실험적으로 취한 의존성을 보여줍니다. 1 - 그림의 회로에 따른 발전기의 경우. 1, 2 - 무화과. 삼.
이 장치는 두께 1,5mm의 호일 유리 섬유로 만든 인쇄 회로 기판에 조립됩니다. K155 시리즈 칩은 K130 및 K133 시리즈와 유사한 칩으로 교체할 수 있습니다. K553UD1A - K553UD1V, K553UD2, K153UD1A, K153UD1V, K153UD2에서. D9B 대신 D2V, D18, D311, GD511A뿐만 아니라 모든 문자 인덱스와 함께 이 시리즈의 다이오드를 사용할 수 있습니다. 예를 들어 커패시터 C4 및 C5는 양의 TKE로 선택하는 것이 좋습니다. KT-P210. KPM-P120, KPM-P33, KS-P33, KM-P33, K10-17-P33, K21U-2-P210, K21U-3-P33. 커패시터 C7, C10, C11 - K50-6. 장치의 세심한 차폐에 특별한 주의를 기울여야 합니다. 출력 컨덕터는 10..30mm 피치의 코드로 꼬여 있어야 합니다. 올바르게 장착된 톤 제너레이터는 조정할 필요가 없으며 전원이 연결되는 즉시 작동을 시작합니다. VCO 입력의 제어 전압은 8 ... 8,2V를 초과해서는 안됩니다. 발전기의 주파수 안정성은 5V의 공급 전압 변화에 부정적인 영향을 받으므로 안정화 계수가 높은 소스에서 전원을 공급받아야 합니다. 문학
저자: I.Baskov, Poloska 마을, Kalinin 지역 부가 I. Baskov "Tonal generator for EMP"( "Radio", 1987, No. 5, p. 48-50)의 기사에서 설명한 간단한 전압 제어 발전기는 반복했을 때 심각한 단점이 있음이 밝혀졌습니다. 제어 특성의 상당한 비선형성, 마이크로 회로의 공급 전압 및 주변 온도로부터의 큰 주파수 의존성 변동. 주요 단점은 발전기가 제대로 흥분되지 않는다는 것입니다. 이것은 전원이 켜질 때 DD1.1 및 DD1.2 요소의 입력에서 높은 수준의 전압이 동시에 발생할 수 있고(명명된 기사의 그림 1 참조) 저전압이 발생할 수 있기 때문에 발생합니다. 그들의 출력에 나타납니다. 요소 DD1.3 및 DD1.4에 조립된 RS 플립플롭 입력의 저수준 전압은 직접(핀 6) 및 역(핀 8) 출력이 다음과 같은 상태에서 트리거를 설정하고 유지합니다. 발전기가 여기되지 않는 높음. 이 결점은 RS 플립플롭 회로에 따라 요소 DD1.1 및 DD1.2를 포함함으로써 제거될 수 있습니다. 그런 다음 이러한 요소의 입력에서 동시에 높은 수준의 전압을 설정할 수 없으며 발전기가 쉽게 여기됩니다. 최고의 특성을 가진 발전기의 다이어그램이 그림에 나와 있습니다. 1, 아. 커패시터 C1.1 및 C1.2와 함께 RS-플립플롭을 포함하는 요소 DD1 및 DD2는 용량성 피드백이 있는 선형으로 변화하는 전압 생성기입니다. 커패시터 C1 및 C2를 통한 피드백 덕분에 제어 특성은 생성된 진동의 전체 범위에서 선형입니다. 피드백은 또한 미세 회로의 전압과 주변 온도에 대한 주파수의 의존성을 줄입니다.
이러한 발전기의 작동을 설명하는 타이밍 다이어그램이 그림 1에 나와 있습니다. 1.3b. 전원이 켜진 후 요소 DD1.4 및 DD2의 RS 플립플롭은 임의로 안정 상태 중 하나로 설정됩니다. 예를 들어, 높은 수준의 신호가 직접 출력에서 설정되고 낮은 수준의 신호가 반대에서 설정되었다고 가정합니다. 결과적으로 커패시터 C1.2만이 충전 기회를 얻고 요소 DD1의 출력에 선형으로 감소하는 전압이 형성됩니다 (그림 1.4, b의 Uv). 발전기 B 지점의 전압이 요소 DD2의 스위칭 임계값에 도달하면 RS 플립플롭은 다른 안정적인 상태로 전환됩니다. 이제 직접 출력에는 로우 레벨 신호가 있고 그 반대에는 하이 레벨이 있으며 커패시터 C2는 VD1.3 다이오드와 DDXNUMX 요소를 통해 빠르게 방전됩니다. 마찬가지로 커패시터 C1이 충전됩니다. 결과적으로 RS 플립플롭은 원래 상태로 전환되고 전체 주기가 반복됩니다. 제어 전압이 변경되면 발전기 커패시터의 충전 전류와 진동 기간이 변경됩니다. 이것이 발전기의 발진 주파수가 제어되는 방식입니다. 제어 전압이 0에서 8V로 변경되면 (R1 \u2d R2 \u1d 2kOhm, C150 \u0,25d C4 \uXNUMXd XNUMXpF) 발진 주파수는 XNUMX ~ XNUMXMHz 이내가됩니다. 제어 전압 Ucontrol 대신 저항 R1 및 R2에 마이크로 회로의 공급 전압이 공급되면 직접 및 역 출력과 요소 DD1.1의 출력에서 직사각형 펄스가 형성되는 생성기가 얻어집니다. .1.2 및 DD1 - 비선형성 계수가 작은 선형으로 변화하는 전압( 그림 1b의 UA 및 UB). 저항 R2 및 R2의 저항이 약 5kOhm이면 미세 회로의 공급 전압에 대한 주파수의 최소 의존성을 얻을 수 있습니다. 공급 전압이 + -0,1% 변경되면 주파수는 + -0,05% 변경됩니다. 온도 불안정성 - 약 XNUMX%/°C 발전기의 진동 주파수(주기)를 제어하기 위해 제안된 방법은 펄스의 지속 시간을 제어하는 데 사용될 수 있습니다. 무화과에. 2, a는 출력 펄스의 지속 시간이 제어 전압 Ucontrol을 변경하여 조절되는 대기 멀티 바이브레이터의 다이어그램입니다. 장치는 다음과 같이 작동합니다. 초기 상태에서 RS 플립플롭의 직접 출력은 낮은 전압을 갖고 반대의 것은 높은 전압을 가집니다. 낮은 수준의 신호인 트리거 펄스는 RS 플립플롭을 안정적인 단일 상태로 전환합니다. 커패시터 C1이 충전 중입니다. DD1.1 요소의 출력에는 선형으로 감소하는 전압이 형성됩니다. 요소 DD1.3의 스위칭 임계값에 도달하면 RS 플립플롭이 초기 상태를 취합니다.
이 멀티바이브레이터의 특징은 지속 시간이 입력 펄스 주기(그림 2b의 t3 - t2)보다 긴 펄스를 생성할 수 있다는 점입니다. 출력 펄스의 지속 시간은 저항 R1의 저항, 커패시터 C1의 커패시턴스 및 제어 전압 값에 따라 다릅니다. 제어 전압이 0에서 8V로 변경되면(R1 = 2kOhm, C1 = 330pF) 출력 펄스의 지속 시간은 5 ... 0,2μs 내에서 변경됩니다. 여기에 설명된 발전기 및 멀티바이브레이터는 전압 변환기, 측정 장비, EMI 및 기타 여러 무선 엔지니어링 장치에 사용할 수 있습니다. 저자: A.Ignatenko, 예카테린부르크
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