Сигнал-генератор

Модератор: Radiomann

IG_58
Сообщения: 2231
Зарегистрирован: Вт дек 25, 2012 5:36 pm
Откуда: Германия

Сигнал-генератор

Сообщение IG_58 » Чт мар 05, 2015 12:02 am

Мой старенький сигнал-генератор Belco скоро отметит свой 30-летний юбилей. Собственно, говоря, прибор еще ого-го, и может поработать еще столько же. Но вот в последнее время всё чаще посещает меня мысль о том, чтобы сделать новый сигнал-генератор. Для этого есть несколько причин, которые вот только недавно сформулировались, и их количество переходит постепенно в такое качество, которое… Можно, конечно, купить, но неинтересно. Интересно сделать.

В общем, что мне не нравится в старом генераторе, и какие цели я ставлю перед собой, собираясь сделать новый? Попробую сформулировать.

Вот он, старый японец Belco ARF-300:
Изображение

У старика Belco очень кривой, далекий от синусоиды сигнал. Собственно, для такого простого и маленького сервисного генератора чистый синус создателями не очень-то и проектировался, но мне хочется, чтобы новый генератор рисовал красивый синусоидальный сигнал, обладающий реальным минимумом гармоник. Думаю, до 5% THD уложусь. Это раз.

Амплитуда выходного сигнала. Если сравнить уровень выходного сигнала, например, на частоте 3 МГц и 20 МГЦ, то выяснится, что она отличается более, чем в три раза. Конечно, никакой ALC у старичка Belco и в помине нет, в таких простых приборах ее и не бывает. А мне бы хотелось, чтобы уровень выходного сигнала не зависел от его частоты хотя бы, от 3 до 20 Мгц. Причем хочу не ручную подстройку уровня выходного сигнала по прибору, а именно стабильную его амплитуду, которая бы менялась не в несколько раз, а хотя бы на 10-20% на всем диапазоне от, скажем, 3-х до 25 МГц. Это два.

Грубовата настройка у Belco. Весь его диапазон проходится за 2,5 оборота ручки настройки, и если на низкочастотных диапазонах это сотни килогерц, то на самом высокочастотном это уже несколько десятков Мгц, т.е., грубовато как-то. Хотелось бы поточнее. Хороший верньер – это три.

Хочу цифровую индикацию. Сейчас для точной установки частоты приходится параллельно выходу включать частотомер, а это, хотя частотмер очень чувствительный и имеет очень высокое входное сопротивление, не очень удобно. Поэтому хочу, чтобы цифровая шкала была встроенная. Это четыре.

Что ещё? Стабильность частоты у старичка очень хорошая, у нового она должна быть, как минимум, не хуже. Звуковой генератор встроенный не нужен, т.к. есть другой, получше. Встроенная проверялка кварцев тоже ни к чему, равно, как и вход для внешней АМ-модуляции. В индикаторе уровня выходного напряжения тоже не вижу особенного смысла.

Такое вот я себе построил техзадание.

Продолжение следует.
Игорь.

jerm
Сообщения: 148
Зарегистрирован: Ср июн 19, 2013 5:05 pm
Откуда: Лиепая Латвия

Сообщение jerm » Чт мар 05, 2015 12:56 am

Может есть смысл посмотреть в сторону NWT-7, есть конечно неудобство - работает в связке с компьютером, но это кому как. Хотя есть и автономный вариант.
Александр

IG_58
Сообщения: 2231
Зарегистрирован: Вт дек 25, 2012 5:36 pm
Откуда: Германия

Сообщение IG_58 » Чт мар 05, 2015 1:06 am

NWT-7, конечно, прибор хороший, что и говорить. Но мне компьютеров и контроллеров на работе хватает, больше не хочу. Да и SMD не люблю я.... Купить бы его купил, а делать - нет уж, увольте. :)
Игорь.

jerm
Сообщения: 148
Зарегистрирован: Ср июн 19, 2013 5:05 pm
Откуда: Лиепая Латвия

Сообщение jerm » Чт мар 05, 2015 1:19 am

Можно и купить
http://www.ebay.com/itm/NWT500-0-1MHz-5 ... 19f77b878b

http://board.cqham.ru/index.php?details=90768

А я потихоньку делаю, правда в извращённой форме, из того что есть и на монтажной плате :D
Изображение
Александр

Михась
Сообщения: 2577
Зарегистрирован: Чт янв 05, 2012 1:05 pm

Сообщение Михась » Чт мар 05, 2015 10:10 am

Игорь, красивенная штука!

IG_58
Сообщения: 2231
Зарегистрирован: Вт дек 25, 2012 5:36 pm
Откуда: Германия

Сообщение IG_58 » Чт мар 05, 2015 12:57 pm

jerm
Я видел на ebay, но мне не нравится то, что этот прибор работает только с компьютером. Т.е., он не автономен. Вот если бы он имел встроенный дисплей, то мне было бы гораздо интереснее.

Михась
Красивый приборчик, да. Я его переделывать не буду, а просто сделаю другой.

Итак, продложаем.

Сейчас я параллельно занимаюсь тем, что прикидываю, как новый прибор будет выглядеть конструктивно и моделирую в MultiSim узлы прибора - генератор, буферный усилитель, модулятор, ALC.

В настоящий момент перепробовано порядка десятка различных вариантов схемотехнических решений (в MultiSIm, затем буду макетировать вживую). Пожалуй, могу сказать, что схемотехника на 70-80 процентов определена. Параметры, которые получаются, выглядят так:
- диапазон частот - от нескольких сотен кГц до 26МГц
- уровень выходного напряжения в пределах от 1,4В эфф. до 1,6Вэфф по всему диапазону, т.е., изменение амплитуды примерно до 15% - без ALC.
- Уровень гармоник в диапазоне от 3 до 26МГц - не более 5%, ниже несколько хуже, но это не так уж важно.
- С тем верньером 6:1, который нашелся в тумбочке, с учетом встроенного в КПЕ верньера 6:1 получается 18 оборотов на диапазон.
- Частота модуляции 1000Гц, уровень гармоник модулирующего сигнала - не более 2%.

Первые прикидки:
Изображение

Изображение

Моделируем в MultiSim:
Изображение

Изображение

Продолжение следует.
Последний раз редактировалось IG_58 Чт мар 05, 2015 6:46 pm, всего редактировалось 1 раз.
Игорь.

Аватара пользователя
Radiomann
Сообщения: 7888
Зарегистрирован: Чт мар 03, 2011 11:02 pm
Откуда: Германия
Контактная информация:

Сообщение Radiomann » Чт мар 05, 2015 3:39 pm

Вот это наш подход к решению поставленной задачи.
Супер!
Удачи!

IG_58
Сообщения: 2231
Зарегистрирован: Вт дек 25, 2012 5:36 pm
Откуда: Германия

Сообщение IG_58 » Вс мар 08, 2015 12:43 am

Спасибо, Федор! :)

Продолжаю заниматься схемотехникой. Следующая итерация - это ALC, Automatic Level Control, система автоматической стабилизации уровня сигнала. После долгих поисков оптимального варианта решения этой задачи схема с ALC сегодня выглядит вот так:

Изображение

Кроме задачи стабилизации уровня сигнала, нужно было одновременно добиться того, чтобы форма сигнала как можно меньше отличалась от синусоиды на всём диапазоне генератора. В результате оптимизации MultiSim показывает следующие характеристики:
- Номинальный уровень выходного сигнала полученной схемы равен 1 вольту RMS и изменяется не более, чем на 5% в диапазоне частот от 380 кГц до 25 МГц. Без ALC уровень сигнала в этом же диапазоне изменяется на 25-30 %.
- Получен довольно приемлемый синусоидальный сигнал: в диапазоне частот от примерно 10 до 25 МГЦ уровень THD не превышает 2-3%, в диапазоне 1 - 10 МГц - не выше 6-8%, а вот ниже 1 МГц THD без дополнительных мер ниже 14% пока не получается. Дополнительный пассивный ФНЧ снижает THD до примерно 5%, но при этом снижает номинальный уровень выходного сигнала примерно до 0,8В RMS.

Пока что я еще окончательно не решил, нужна ли мне вообще ALC (хотя, почему бы и нет?) и нужен ли мне такой уж чистый синус ниже 1МГц и, соответственно, ФНЧ (и тоже, почему бы и нет?). И если нужен, то каким допустимым уровнем THD задаться (и тогда, соответственно, какую выбрать постоянную времени ФНЧ).

Еще немного покатаю, и буду думать о плате и монтаже внутри корпуса.

Продолжение следует.
Игорь.

IG_58
Сообщения: 2231
Зарегистрирован: Вт дек 25, 2012 5:36 pm
Откуда: Германия

Сообщение IG_58 » Вт мар 10, 2015 5:36 pm

Теперь займемся буферным усилителем для маленькой китайской цифровой шкалы, которая встроенного усилителя не имеет:

Изображение

Изображение

Сигнал на цифровую шкалу будет подаваться из точки перед выходным аттенюатором, уровень сигнала на которой порядка 1В эфф. Следовательно, большого усиления от буфера не требуется, а требуется высокое входное сопротивление, а также ограничение сигнала по уровню примерно 1В. Он должен быть достаточно широкополосным, чтобы не давить сигнал на высокочастотных диапазонах и потреблять небольшой ток.

Буферный усилитель будет иметь размеры шкалы и крепиться на ее спине.

Ставим истоковый повторитель на замечательном транзисторе J310, и за ним один каскад усиления, например, с общей базой, на 2N3904.

После синтеза схемы и ее оптимизации под парметры транзисторов, в MultiSim получаем следующие характеристики:

- коэффициент усиления примерно 14дб.
- уровень выходного напряжения в диапазоне от 100кГц до 25МГц: 950мВ плюс-минус 5%.
- На выходе чистый сигнал, который уже после 300мВ входного напряжения начинает эффективно ограничиваться по уровню 1,1В эфф., т.е. становится трапецией, а при номинальном сигнале с генератора более 800мВ становится почти прямоугольным. Это хорошо, т.к. чем круче и стабильнее фронты, тем точнее считает шкала.
- потребляемый ток от 9В - примерно 9,5 мА.

Изображение

При номинальном напряжении питания 9В шкала светит слишком ярко и потребляет примерно 85 мА. При 6В питающего напряжения шкала светится комфортно, нормально работает, изменения чувствительности не установлено. Поэтому принимаю решение, что шкала будет работать от 6В. При этом напряжении шкала потребляет 35мА, буферный усилитель потребляет меньше 8мА, коэффициент его усиления снижается незначительно. Так и оставим.

Продолжение следует.
Игорь.

IG_58
Сообщения: 2231
Зарегистрирован: Вт дек 25, 2012 5:36 pm
Откуда: Германия

Сообщение IG_58 » Пт мар 13, 2015 5:38 pm

По результатам макетирования немного изменил схему буферного усилителя. Она стала проще, а коэффициент усиления возрос до 26дб.
Теперь схема выглядит так:

Изображение
Игорь.

jerm
Сообщения: 148
Зарегистрирован: Ср июн 19, 2013 5:05 pm
Откуда: Лиепая Латвия

Сообщение jerm » Пт мар 13, 2015 10:22 pm

IG_58 писал(а):Теперь займемся буферным усилителем для маленькой китайской цифровой шкалы, которая встроенного усилителя не имеет.
Изображение
Александр

Аватара пользователя
Radiomann
Сообщения: 7888
Зарегистрирован: Чт мар 03, 2011 11:02 pm
Откуда: Германия
Контактная информация:

Сообщение Radiomann » Пт мар 13, 2015 10:44 pm

Александр, Вы имеете ввиду, что это и есть буферный усилитель?

jerm
Сообщения: 148
Зарегистрирован: Ср июн 19, 2013 5:05 pm
Откуда: Лиепая Латвия

Сообщение jerm » Пт мар 13, 2015 10:53 pm

Ну да, у меня аналогичная шкала прекрасно работала в генераторе на китайском модуле AD9850. Кстати чем питать шкалу, 6в или 9в, разницы нет. Ток потребления меняется из за тока протекающего через стабилизатор 7805. Яркость индикации можно менять в меню самой шкалы.
Последний раз редактировалось jerm Пт мар 13, 2015 11:32 pm, всего редактировалось 1 раз.
Александр

Аватара пользователя
Radiomann
Сообщения: 7888
Зарегистрирован: Чт мар 03, 2011 11:02 pm
Откуда: Германия
Контактная информация:

Сообщение Radiomann » Пт мар 13, 2015 11:16 pm

Александр, у меня тоже есть такая шкала и я её хочу тоже поставить в генератор, потому и интерес.
Вот то, что в меню можно выставлять яркость свечения, не знал. Спасибо информацию.
А можете подробнее описать как попасть в меню шкалы и как там что-либо менять?

jerm
Сообщения: 148
Зарегистрирован: Ср июн 19, 2013 5:05 pm
Откуда: Лиепая Латвия

Сообщение jerm » Пт мар 13, 2015 11:26 pm

Возле разъёма питания есть две кнопки, поиграйтесь и всё поймёте. Можно менять промежуточную частоту, верхняя - нижняя полоса, ну и яркость шкалы. Если при выключенной шкале нажать и удерживать (какую не помню) кнопку и включить питание, произойдёт сброс настроек шкалы, при этом будет индицироваться версия прошивки.
Александр

Ответить

Вернуться в «Hot Rod Radio»