Функциональный генератор звукового диапазона

При разработке и исследовании радиоэлектронной аппаратуры в лабораторных условиях одним из важнейших компонентов измерительного комплекса является универсальный источник испытательных сигналов. Функциональный генератор, работающий в диапазоне звуковых частот, был разработан на основе микроконтроллера. За основу взята схема генератора, описанная в [Радиохобби, 2000, № 5, с. 79]. В результате анализа данной схемы в ней был выявлен существенный недостаток. Из-за того, что счетчик выполнен на двух функциональных элементах, логические уровни на адресных выводах устанавливаются не одновременно, что приведет к появлению высокочастотных выбросов на выходе генератора. Разработанное устройство лишено этих недостатков. Генерируемые формы выходного сигнала (пила, треугольник, синусоида, меандр) запрограммированы в flash-памяти. В генераторе использована прошивка, приведенная в [Радиохобби, 2000, № 5, с. 79]. Принципиальная схема функционального генератора показана на рис. 1.

Основные технические параметры:

На микросхеме МС 4046 (DD1) собран задающий генератор, с помощью которого происходит перестройка частоты в диапазоне 0...4 МГц. Переменный многозаходный резистор R1 предназначен для регулировки частоты. На микросхеме 556ИЕ10 (DD2) собран счетчик адреса, на выходах которого формируются сигналы («набирается адрес»), поступающие на адресные входы ППЗУ Winbond W27C512 (DD4). В этой микросхеме flash-памяти запрограммированы формы выходных сигналов. С выходов ППЗУ сигналы поступают на ЦАП DAC0800 (DA4), с выхода которого сигнал поступает на быстродействующий операционный усилитель К574УД1 (DA5). Кнопка SB1 предназначена для выбора формы выходного сигнала. На элементах микросхемы 155ЛАЗ (DD3.2, DD3.3) собран узел антидребезга кнопки SB1. С выводов 5 и 9, на которые также приходят сигналы с выходов ППЗУ, сигнал поступает на микросхему дешифратора SN74LS156N (DD7). С его выходов снимаются данные о выбранном сигнале, которые отображаются одним из светодиодов. Для индикации выбранной формы выходного сигнала собран узел на D-триггере микросхемы 155ТМ2 (DD6), на вход которого поступают импульсы, возникающие при переключении кнопки. Устройство питается от нестабилизированного источника напряжением + 12 В, которое поступает на интегральный таймер DA1 и стабилизатор положительного напряжения DA2. На таймере DA1 реализован мультивибратор, с выхода которого снимаются прямоугольные импульсы. Они выпрямляются и поступают на вход стабилизатора отрицательного напряжения DA3. Напряжение, снимаемое с его выходов, используется для питания генератора. При настройке устройства сначала надо подбором С1 выставить частоту порядка 4 МГц на выводе 4 микросхемы DD1, затем резистором R11 в режиме генерации синусоиды, контролируя выходной сигнал осциллографом, установить симметрию сигнала относительно общего провода. Максимальная выходная частота генератора определяется в основном быстродействием ППЗУ, которое для микросхемы Winbond W27C512 составляет примерно 4 МГц, поэтому максимальная выходная частота: 4 МГц/128 ступеней = 30 кГц. Измеренные нелинейные искажения синусоидального сигнала составляют 0,0076 % на частоте 1 кГц. Данный генератор разрабатывался для совместной работы с цифровым осциллографом, который отображает частоты входных сигналов, поэтому дополнительная индикация частоты выходного сигнала не предусмотрена. Устройства, выполненные на микроконтроллерах, достаточно перспективны. Например, у предлагаемого генератора можно увеличить частоту за счет применения задающего генератора с большей частотой. Также за счет увеличения разрядности flash-памяти можно повысить частоту дискретизации. Генератор можно подсоединить к персональному компьютеру с возможностью программно изменять форму выходного сигнала за счет изменения прошивки flash-памяти. Резистор R1 - СП5-44-1 или другой многооборотный, R9, R11 - СПЗЗа или другие малогабаритные.

Андрей Колокольцев, Андрей Дахнович, Андрей Бабаев, г. Тамбов. Схемотехника №1, 2007г.