Sestavljanje preprostega funkcionalni generator za laboratorij radioamaterja začetnika

Dober dan, dragi radijski amaterji! Dobrodošli na spletnem mestu ""

Sestavljanje generatorja signalov - funkcionalnega generatorja. 3. del.

Dober dan, dragi radijski amaterji! V današnjem razredu v Šola za radioamaterja začetnika bomo končali z zbiranjem funkcionalni generator... Danes bomo sestavili tiskano vezje, spajkali vse priključke, preverili delovanje generatorja in ga nastavili s posebnim programom.

In tako vam predstavljam končna različica moje tiskano vezje, narejeno v programu, ki smo ga obravnavali v drugi lekciji - Postavitev Sprinta :

Če niste mogli izdelati lastne različice plošče (nekaj se ni izšlo ali pa je bilo na žalost lenoba), potem lahko uporabite mojo "mojstrovino". Izkazalo se je, da je deska velika 9x5,5 cm in vsebuje dva skakalca (dve črti) modre barve). Tukaj lahko prenesete to različico plošče v formatu Sprint Laiout ^

(63,6 KiB, 2811 zadetkov)

Po uporabi tehnologije laserskega likanja in jedkanja smo dobili naslednji obdelovanec:

Gosenice na tej plošči so široke 0,8 mm, skoraj vse blazinice imajo premer 1,5 mm in skoraj vse luknje so narejene s svedrom 0,7 mm. Mislim, da vam ne bo težko razumeti te plošče in tudi glede na uporabljene dele (zlasti trimerje) narediti svoje spremembe. Takoj želim reči, da je bila ta plošča preizkušena in s pravilnim spajkanjem delov vezje začne takoj delovati.

Nekaj ​​o funkcionalnosti in lepoti plošče. Ko ste vzeli tovarniško izdelano ploščo, ste verjetno opazili, kako priročno je pripravljena za spajkanje delov-tako imenovana "sitotisk" se na vrhu in na dnu nanese v beli barvi, na kateri so imena delov in njihovih sedežev takoj vidna, kar olajša življenje pri spajkanju radijskih elementov. Videti sedež radioelement, nikoli se ne boste zmotili, v katere luknje ga vstavite, le pogledati morate diagram, izbrati želeni del, ga vstaviti in spajkati. Zato bomo danes naredili desko blizu tovarniške, tj. s strani detajlov bomo sitotiskali plast. Edina stvar, ta "svilena platna" bo črna. Postopek je zelo preprost. Če na primer uporabljamo program Sprint Layout, potem pri tiskanju izberemo plast K1 (plast s strani delov), jo natisnemo kot za samo ploščo (vendar le v zrcalni sliki), prekrivamo odtis na strani plošče, kjer ni folije (s stranicami delov), jo centrirajte (in slika je dobro vidna v lumenu jedkane plošče) in z metodo LUT toner prenesemo na tektolit. Postopek je enak kot pri prenosu tonerja v baker in občudujemo rezultat:

Po vrtanju lukenj boste dejansko videli postavitev delov na plošči. In kar je najpomembneje, to ne velja le za lepoto plošče (čeprav je, kot sem rekel, lepa plošča zagotovilo za dobro in dolgoročno delovanje vezja, ki ste ga sestavili), ampak najpomembneje - za olajšanje nadaljnjega spajkanja vezja . Deset minut, porabljenih za aplikacijo "presejanje svile", se ob montaži vezja opazno pravočasno izplača. Nekateri radioamaterji, potem ko pripravijo ploščo za spajkanje in uporabijo takšno "svilenje", prekrijejo plast s strani delov z lakom in tako zaščitijo "svileno sito" pred brisanjem. Želim opozoriti, da se toner zelo dobro oprime tiskanega vezja, po spajkanju delov pa boste morali s topila odstraniti ostanke kolofonije s plošče. Stik topila na "svilenem platnu", prevlečenem z lakom, vodi do videza beli cvet, ko ga odstranite, se sam "sitotisk" odlepi (to je jasno vidno na fotografiji, točno to sem storil jaz), zato menim, da uporaba laka ni potrebna. Mimogrede, vsi napisi, obrisi delov so narejeni z debelino črte 0,2 mm, in kot vidite, se vse to odlično prenese na tektolit.

Tako izgleda moja deska (brez mostičkov in nastavkov):

Ta plošča bi bila videti veliko bolje, če je ne bi lakiral. Lahko pa eksperimentirate kot vedno in seveda bolje. Poleg tega imam na plošči nameščena dva kondenzatorja C4, nisem imel zahtevane vrednosti (0,22 μF) in sem ga zamenjal z dvema 0,1 μF kondenzatorjema, tako da sem jih vzporedno povezal.

Nadaljujmo. Ko smo vse dele spajkali na ploščo, smo s pomočjo odsekov pritrdilnih žic spajkali dva mostička, spajkalne upore R7 in R10, stikalo S2. Stikalo S1 še ni spajkano, vendar iz žice izdelamo mostiček, ki poveže nožice 10 mikrovezja ICL8038 in kondenzator C3 (torej povežemo območje 0,7-7 kHz), napajamo iz našega (upam, da je sestavljen) laboratorijsko napajanje na vhodih stabilizatorjev mikrovezja približno 15 voltov DC

Zdaj smo pripravljeni testirati in konfigurirati naš generator. Kako preveriti delovanje generatorja. Zelo preprosto. Spajamo kateri koli navaden ali piezokeramični zvočnik (na primer iz kitajske ure v budilki) na izhode X1 (1: 1) in "skupne". Ko je napajanje priključeno, bomo zaslišali pisk. Ko se upor R10 spremeni, bomo slišali, kako se spremeni ton signala na izhodu, in ko se upor R7 spremeni, kako se spremeni glasnost signala. Če tega nimate, je edini razlog nepravilno spajkanje radijskih elementov. Še enkrat preglejte shemo, odpravite pomanjkljivosti in vse bo oh, kaj!

Predvidevali bomo, da smo to fazo izdelave generatorja opravili. Če se kaj ne izide ali pa se obnese, ne pa vsekakor postavite vprašanja v komentarjih ali na forumu. Skupaj bomo rešili vsak problem.

Nadaljujmo. Tako izgleda plošča, ko je pripravljena za konfiguracijo:

Kaj vidimo na tej sliki. Napajanje - črni krokodil na skupno žico, rdeči krokodil na pozitivni vhod stabilizatorja, rumeni krokodil na negativni vhod stabilizatorja negativne napetosti. Spajkani spremenljivi upori R7 in R10 ter stikalo S2. Iz našega laboratorijskega napajalnika (tu je prišel prav bipolarni napajalnik) napajamo vezje z napetostjo približno 15-16 voltov, da lahko stabilizatorji mikrovolt 12 voltov delujejo normalno.

S priključitvijo napajanja na vhode stabilizatorjev (15-16 voltov) s testerjem preverimo napetost na izhodih stabilizatorjev (± 12 voltov). Odvisno od uporabljenih stabilizatorjev se bo napetost razlikovala od ± 12 voltov, vendar blizu nje. Če so vaše napetosti na izhodih stabilizatorjev nerodne (ne ustrezajo temu, kar potrebujete), potem obstaja samo en razlog - slab stik s "zemljo". Najbolj zanimivo je, da tudi odsotnost zanesljivega stika s "zemljo" ne moti delovanja generatorja na zvočnik.

No, zdaj moramo samo konfigurirati naš generator. Nastavitev bomo izvedli s posebnim programom - virtualni osciloskop... Na internetu lahko najdete veliko programov, ki simulirajo delovanje osciloskopa na računalniškem zaslonu. Posebej za to lekcijo sem preizkusil veliko takih programov in se odločil za enega, ki po mojem mnenju najbolje simulira osciloskop - Virtins večnamenski... Ta program vključuje več podprogramov - to je osciloskop, števec frekvenc, analizator spektra, generator, poleg tega pa obstaja tudi ruski vmesnik:

Tukaj lahko prenesete ta program:

(41,7 MiB, 4,326 zadetkov)

Program je enostaven za uporabo in za konfiguracijo našega generatorja potrebujete le minimalno znanje o njegovih funkcijah:

Za konfiguracijo našega generatorja se moramo povezati z računalnikom prek zvočne kartice. Povežete se lahko prek linijskega vhoda (nimajo ga vsi računalniki) ali priključka za mikrofon (na voljo v vseh računalnikih). Za to moramo vzeti vse stare, nepotrebne slušalke iz telefona ali druge naprave s 3,5 -milimetrskim vtičem in jih razstaviti. Po razstavljanju smo spajali dve žici na vtič - kot je prikazano na fotografiji:

Po tem smo belo žico spajkali na "ozemljitev", rdečo pa v stik z X2 (1:10). Regulator nivoja signala R7 nastavimo na najmanjši položaj (pazite, da ne opečete zvočne kartice) in priključite vtič na računalnik. Zaženemo program, medtem ko bomo v delovnem oknu videli dva delujoča programa - osciloskop in analizator spektra. Izklopite analizator spektra, izberite »multimeter« na zgornji plošči in ga zaženite. Odpre se okno, ki prikazuje frekvenco našega signala. Z uporom R10 nastavimo frekvenco na približno 1 kHz, preklopimo S2 v položaj “1” (sinusni signal). Nato z obrezovalnimi upori R2, R4 in R5 nastavimo generator. Najprej oblika sinusnega signala z upori R5 in R4, ki na zaslonu doseže sinusno obliko vala, nato pa s preklopom S2 v položaj “3” (kvadratni val) upor R2 doseže simetrijo signala. Kako je videti v resnici, si lahko ogledate v kratkem videu:

Po izvedenih dejanjih in nastavitvi generatorja vanj (po odstranitvi mostička) spajkamo stikalo S1 in celotno konstrukcijo sestavimo v končno ali domačo (glej lekcijo o sestavljanju napajalnika) ohišje.

Predvidevali bomo, da smo se z vsem uspešno spopadli in da se je v našem radioamaterskem gospodarstvu pojavila nova naprava - funkcionalni generator ... S frekvenčnim merilnikom ga še ne bomo opremili (ni ustreznega vezja), vendar ga bomo uporabili v tej obliki, glede na to, da lahko s programom nastavimo frekvenco, ki jo potrebujemo Virtins večnamenski... Števec frekvenc za generator bomo sestavili na mikrokrmilniku, v razdelku »Mikrokontrolerji«.

Naša naslednja stopnja v poznavanju in praktični implementaciji radioamaterskih naprav bo sestava svetlobne in glasbene instalacije na LED.

Pri ponavljanju te zasnove je bil primer, ko tega ni bilo mogoče doseči pravilne oblike pravokotni impulzi. Zakaj je prišlo do take težave, je težko reči, morda zaradi takšnega delovanja mikrovezja. Problem je zelo enostavno rešiti. Če želite to narediti, je potrebno uporabiti Schmittov sprožilec na čipu K561 (KR1561) TL1 v skladu s spodnjim diagramom. To vezje vam omogoča pretvorbo napetosti katere koli oblike v pravokotne impulze z zelo dobro obliko. Vezje je vključeno v režo prevodnika, ki prihaja iz zatiča 9 mikrovezja, namesto kondenzatorja C6.

Preprost generator signalov za nizke in visoka frekvenca zasnovan za vzpostavitev in preizkušanje različnih naprav in naprav, ki jih proizvajajo radioamaterji.

Nizkofrekvenčni generator generira sinusni signal v območju od 26 Hz do 400 kHz, ki je razdeljen na pet podpasov (26 ... 240, 200 ... 1500 Hz: 1,3 ... 10, 9 ... 60, 56 ... 400 kHz). Največja amplituda izhodnega signala je 2 V. Harmonični koeficient v celotnem frekvenčnem območju ne presega 1,5%. Neenakomernost frekvenčnega odziva - največ 3 dB. Vgrajen dušilnik lahko oslabi izhodni signal za 20 in 40 dB. Obstaja tudi gladka nastavitev amplitude izhodnega signala z njegovim nadzorom z merilno napravo.

Visokofrekvenčni generator generira sinusni signal v območju od 140 kHz do 12 MHz (podpasovi 140 ... 340, 330 ... 1000 kHz, 1 ... 2,8,2,7 ... 12 MHz).

Signal visoke frekvence je mogoče amplitudno modulirati s signalom iz notranjega nizkofrekvenčnega generatorja. in od zunaj.

Največja amplituda izhodne napetosti je 0,2 V. Generator omogoča gladko prilagajanje izhodne napetosti z regulacijo amplitude z uporabo merilne naprave.

Napajalna napetost obeh generatorjev je 12 V.

Shematski diagram naprave je prikazan na sl. 1.

Nizkofrekvenčni generator temelji na dobro znanem vezju. Frekvenco generiranega signala spreminja dvojni spremenljivi kondenzator C2. Uporaba bloka spremenljivih kondenzatorjev za ustvarjanje nizkih (30 ... 100 Hz) frekvenc je zahtevala visoko vhodno impedanco ojačevalnika generatorja. Zato signal z mostu preide do sledilca toka na tranzistorju z učinkom polja V1, nato pa na vhod dvostopenjskega neposredno vezanega ojačevalnika (čip A1). Iz izhoda mikrovezja se signal dovaja do sledilnika izhodnega oddajnika na tranzistorju V3 in do druge diagonale mostu. Iz upora R16 se signal dovaja do delilnika izhodne napetosti (upori R18-R22) in do merilne naprave PU1. s katerim se nadzoruje amplituda izhodnega signala.

Na tranzistorju V2 s poljskim učinkom je sestavljen oder za stabilizacijo amplitude izhodne napetosti, ki deluje na naslednji način. Izhodni signal oddajnika tranzistorja V3 se popravi z diodami (V4, V5) in stalen pritisk sorazmerno z amplitudo izhodnega signala se napaja na vrata tranzistorja V2, ki deluje kot spremenljiv upor. Če na primer iz nekega razloga (spremenjena ali temperatura okolja ali napajalna napetost itd.) se je amplituda izhodnega signala povečala, potem se bo povečala tudi pozitivna napetost, ki se napaja na vrata tranzistorja V2. Zvišal se bo tudi dinamični upor kanala tranzistorja, kar bo povzročilo povečanje negativa povratne informacije v čipu A1 se bo dobiček slednjega zmanjšal, kar bo privedlo do obnovitve amplitude izhodnega signala.

Povezava med sledilcem vira na tranzistorju V1 in vhodom mikrovezja A1 je galvanska. To je omogočilo odpravo prehodnega kondenzatorja velike zmogljivosti in izboljšanje faznega odziva generatorja. Trimerni upor R12 se uporablja za nastavitev optimalnega ojačanja.

Visokofrekvenčni generator je izdelan na treh tranzistorjih V10-V12. Glavni oscilator je sestavljen na tranzistorju V11, priključenem po shemi z skupna osnova... Kaskada nima posebnih lastnosti. Zahtevano območje se izbere s preklopom tuljav zanke. V podpasu frekvenco gladko spreminja spremenljiv kondenzator C14. Izhodna stopnja je sledilnik oddajnika V12. Signal se mu dovaja iz dela zavojev tuljave zanke, kar še dodatno zmanjša učinek obremenitve na stabilnost frekvence generatorja.

Iz upora R35 se visokofrekvenčna napetost napaja do usmernika (diode V13, V14), usmerjena napetost skozi upor R37 pa do merilne naprave PUI, s katero se spremlja napetost izhodnega signala.

Na tranzistorju V10 je sestavljena modulacijska stopnja, povezana v skupno vezje oddajnika. Njegova obremenitev je glavni oscilator. Tako glavni oscilator deluje z izmenično napajalno napetostjo, zato se spreminja tudi amplituda izhodne napetosti generatorja, zaradi česar pride do amplitudne modulacije. Takšna konstrukcija generatorja je omogočila doseganje globine modulacije od 0 do 70%. Nizkofrekvenčni signal se lahko dovaja v modulator iz notranjega in zunanjega generatorja.

Oba generatorja poganja usmernik s stabilizatorjem (slika 2), narejen po tipični shemi.

Tako generatorji kot omrežno napajanje sta ločeni enoti, nameščeni v skupnem ohišju. Merilna naprava PU1 je skupna tudi generatorjem. Enota visokofrekvenčnega generatorja je pokrita z medeninastim zaslonom.

Tuljave generatorja HF so navite na okvirje iz vezja IF televizorja "Start-3" s karbonilnimi trimerji. Na sl. 3 prikazuje skice tuljav tuljav. Njihovi podatki o navijanju so navedeni v tabeli. Tuljave L1. L2, L3 so navite v razsutem stanju, tuljava L4 pa navita. Transformator T1 se uporablja že pripravljen iz radia Efir-M. Ko sami izdelujete transformator, ga morate naviti na jedro Ш16Х24. Mrežno navitje za napetost 220 V mora vsebovati 2580 obratov žice G1EV-2 0,15, sekundarno-208 obratov žice PEV-1 0,59.

Slika 3

Tehtnice naprave so zlepljene na diske s premerom 90 mm, ki so skupaj s škripci nonierja pritrjeni na osi spremenljivih kondenzatorjev.

Namesto tranzistorja KP103L lahko uporabite KP102E. Ta zamenjava lahko celo nekoliko izboljša parametre generatorja.

Nastavitev nizkofrekvenčnega generatorja se začne z izbiro upora R11. Če želite to narediti, odprite vezje R12, R13. Voltmeter z visokim uporom se uporablja za merjenje napetosti na vhodu mikrovezja A1 (pin 4). Nato z izbiro upora R11 v razponu od 300 Ohm do 1,5 kOhm dosežejo enako napetost pri viru tranzistorja V1. Če tega ni mogoče storiti, je treba izbrati tranzistor V1. (Lahko se izkaže, da takega tranzistorja ne bo mogoče pobrati, potem morate ločiti vhod mikrovezja z virom tranzistorja V1 z enosmernim tokom, vključno s kondenzatorjem s kapaciteto 50 μF na prostem ). Ko obnovite odprto vezje, spremenite upor upora R12 tako, da dobite na izhodu signal generatorja brez popačenja, pri čemer njegovo obliko spremljate z osciloskopom. Z nadaljnjim zmanjšanjem upora tega upora bi se morala pojaviti simetrična omejitev signala. Po nastavitvi amplitude izhodnega signala na približno 2 V in izbiri zahtevanega upora upora R17 v vezju PU1 se šteje, da je nastavitev generatorja LF končana.

Nastavitev RF generatorja se začne z modulirno stopnjo. Z izbiro upora R23 se na zbiralniku tranzistorja V10 nastavi napetost 6,2 V. Nastavitev glavnega oscilatorja je sestavljena iz izbire upora R31 v vezju pozitivne povratne informacije. V tem primeru obliko izhodnega signala spremlja osciloskop. To se naredi na nizkofrekvenčnem podpasu. Če parametri osciloskopa dopuščajo, se preverjanje izvede na drugih frekvenčnih podpasih. Nato se v vezju merilne naprave izbere upor R37.

Po dokončanju prilagajanja blokov in preverjanju njihovega delovanja v vseh podpasih začnejo izbirati elemente vezij za nastavitev frekvence in doseči potrebno prekrivanje, nato pa se naprava kalibrira po eni od metod, ki so bile večkrat opisane v radijsko inženirsko literaturo in revijo Radio.

Zamisel o izdelavi poceni generatorja VHF frekvenc za delovanje na terenu se je porodila, ko je obstajala želja po merjenju parametrov samosestavljenih anten domači SWR meter... Takšen generator je bilo mogoče hitro in priročno izdelati z zamenljivimi blokovskimi moduli. Sestavil sem že več generatorjev za: oddajanje 87,5 - 108 MHz, amaterski radio 144 - 146 MHz in 430 - 440 MHz, vključno s pasovi PRM (446 MHz), območjem prizemne digitalne televizije 480 - 590 MHz. Tako mobilna in enostavna merilna naprava se prilega v žep in v nekaterih pogledih ni slabša od profesionalnih merilnih naprav. Ravnilo lestvice je mogoče enostavno dopolniti s spreminjanjem več vrednosti v vezju ali modularni plošči.

Strukturna shema je enak za vse uporabljene obsege.

to glavni oscilator(na tranzistorju T1) s parametrično stabilizacijo frekvence, ki določa zahtevano območje prekrivanja. Za poenostavitev zasnove prilagoditev območja izvaja trimer kondenzator. V praksi je bilo takšno stikalno vezje z ustreznimi ocenami na standardiziranih induktorjih čipov in čipskih kondenzatorjih preizkušeno do frekvenca 1300 MHz.

Fotografija 2. Generator z LPF za območja 415 - 500 MHz in 480 - 590 MHz.

Nizkoprepustni filter (LPF) duši višje harmonike za več kot 55 dB, izdelan je v vezjih z induktorji L 1, L 2, L 3. Kondenzatorji vzporedno z induktorji tvorijo zarezne filtre, uglašene na drugi harmonik lokalnega oscilatorja, kar zagotavlja dodatno zatiranje višjega harmoniki lokalnega oscilatorja.

Linearni ojačevalnik na mikrovezju ima normalizirano izhodno impedanco 50 Ohm in za to stikalno vezje razvije moč od 15 do 25 mW, kar zadostuje za uglaševanje in preverjanje parametrov antene, kar ne zahteva registracije. To je izhodna moč visokofrekvenčnega generatorja G4-176. Zaradi poenostavitve je nizkoprepustni filter na izhodu mikrovezja odsoten, zato se je zatiranje višjih harmonikov generatorja na izhodu poslabšalo za 10 dB.

Mikro vezje ADL 5324 je zasnovano za delovanje pri frekvencah od 400 MHz do 4 GHz, vendar je praksa pokazala, da je precej učinkovit za več nizke frekvence VHF obseg.

Napajanje generatorja izvedeno iz litijeve baterije z napetostjo do 4,2 volta. Naprava ima priključek za zunanje napajanje in polnjenje baterije ter visokofrekvenčni konektor za priključitev zunanjega števca, domači merilnik SWR pa lahko služi kot indikator nivoja.

Generator v območju 87,5 - 108 MHz.

Opcije. Dejanska frekvenčna nastavitev je bila 75 - 120 MHz. Napajalna napetost V p = 3,3 - 4,2 V. Izhodna moč do 25 mW (V p = 4 V). Izhodni upor R out = 50 Ohm. Zatiranje višjih harmonikov nad 40 dB. Nepravilnost v frekvenčnem območju 87,5 - 108 MHz je manjša od 2 dB. Porabilni tok ne več kot 100 mA (V p = 4 V).

Riž. 1. Generator v območju 87,5 - 108 MHz.

Riž. 2.

Na sl. 2. predstavljena je skica vgradnje glavnega oscilatorja pri frekvenci 115,6 - 136 MHz. Ta oscilator se uporablja kot lokalni oscilator v pretvorniku a in b. Oscilator je obnovljen s spremenljivim uporom, ki spreminja napetost na varikapu.

Generator radioamaterskega pasu 144 - 146 MHz.

Opcije. Dejanska frekvenčna nastavitev je bila 120 - 170 MHz. Napajalna napetost V p = 3,3 - 4,2 V. Izhodna moč do 20 mW (V p = 4 V). Izhodni upor R out = 50 Ohm. Zatiranje višjih harmonikov nad 45 dB. Neenakomernost v frekvenčnem območju je manjša od 1 dB. Porabilni tok ne več kot 100 mA (V p = 4 V).

V generatorju se induktor zmanjša na 10 obratov (premer trna 4 mm, premer žice 0,5 mm). Ocene kondenzatorjev LPF so se zmanjšale.

Generator radioamaterskega pasu 430 - 440 MHz.

Opcije. Dejansko območje uglaševanja pri navedenih jakostih je bilo 415 - 500 MHz. Napajalna napetost V p = 3,3 - 4,2 V. Izhodna moč do 15 mW (V p = 4 V). Izhodni upor R out = 50 Ohm. Zatiranje višjih harmonikov nad 45 dB. Neenakomernost v frekvenčnem območju 430 - 440 MHz je manjša od 1 dB. Porabilni tok ne presega 95 mA (V p = 4 V).

Fotografija 6. Zasnova generatorja za območja 415 - 500 MHz in 480 - 590 MHz.

Generator območja prizemne digitalne televizije 480 - 590 MHz.

Opcije. Dejansko območje uglaševanja pri navedenih ocenah je bilo 480 - 590 MHz. Napajalna napetost V p = 3,3 - 4,2 V. Izhodna moč do 15 mW (V p = 4 V). Izhodni upor R out = 50 Ohm. Zatiranje višjih harmonikov nad 45 dB. Neenakomernost v frekvenčnem območju je manjša od 1 dB. Porabilni tok ne presega 95 mA (V p = 4 V).

Slika 3 Generator v območju 480 - 490 MHz. Generator v območju 415-500 MHz. Lg = 47 nH. C3, C4 -5,6 pF.