Генератор сигналов из набора: плюсы и минусы

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Обзор | Своими руками (DIY)

Генератор сигналов был в лаборатории нашего института — это такой большой ящик с десятком ручек регулировки. Он был ламповый и грелся минуты три до выхода на нормальный режим работы. Может ли маленькая платка за 7 долларов выполнять основные его функции? Посмотрим.

Технические характеристики генератора из описания магазина:

Питание: 9-12 вольт
Форма сигналов: прямоугольная, треугольная, синус
Импеданс: 600 Ом ± 10%
Частота: 1 Гц — 1 Мгц
Настройка частоты и амплитуды
Разрешение сигнала: 5 бит
Возможность грубой и тонкой настройки.

Синус:
Амплитуда: 0-3 вольта при питании 9 вольт
Дисторшн: менее 1% при частоте 1 КГц.
Равномерность: +0.05dB в диапазоне 1Гц — 100КГц.

Прямоугольный сигнал:
Амплитуда без нагрузки: 8 Вольт при питании 9 Вольт.
Возрастание сигнала — менее 50нс (на частоте 1КГц)
Спад синала — менее 30нс (на частоте  1КГц)
Симметричность: менее 5% (на частоте 1КГц)

Треугольный сигнал:
Амплитуда: 0 — 3 вольта при питании 9 вольт.
Линейность: менее 1% в диапазоне до 100 КГц при токе 10 мА.

Там же красным по белому написано, что эта версия поставки не включает в комплект корпус. Но мне прислали с корпусом. Приятная неожиданность.

Итак, генератор сигнала поставляется в разобранном виде. Но собирается настолько быстро и приятно, что это пожалуй даже плюс.

В комплекте присутствует плата, набор комплектующих, микросхема XR-2206 (основа всего проекта), инструкция, детали корпуса из оргстекла и необходимые для сборки винтики и гаечки.

Инструкция достаточно подробная, ошибиться в сборке по ней невозможно. Кроме схемы размещения деталей, там указан из список с упоминанием полярности там, где это надо, общие рекомендации по сборке и принципиальная схема обвязки микросхемы. Все на английском.

Деталей мало, установка очевидна, справится даже чайник. Белая полоска на электролитиках должна совпадать с заштрихованной стороной круга, нарисованного на плате. Резисторы лучше проверять мультиметром, прежде чем устанавливать. Пожалуй, и вся премудрость.

Микросхема генератора. 

Детели установлены на свои места, можно приступать к пайке.

Но прежде чем паять, я заглянул в датшит и полистал в интернете. Там советуют заменить резистор R4, отвечающий за подстройку синуса, на реостат. Это даст возможности минимизировать ненужные гармоники и приблизить сигнал к идеальной синусоиде. Так что я решил сразу впаять реостат в 500 Ом.

Вот так получилось. Паяется все легко, только перед впаиванием разъема питания нужно примерить боковину корпуса, чтобы потом все нормально собралось. Снизу платы желательно длинные «хвосты» не оставлять, так как плата должна быть прижата к дну корпуса, иначе не хватит длины болтов, фиксирующих плату. 

В конце собираем корпус. Детали хорошо подогнаны друг к другу. Винты вкручиваются в фигурные отверстия в форме звездочек. Они легко и с первого раза нарезают там резьбу, сидят потом плотно, не выпадают и не выкручиваются.

Длины штатных винтов, крепящих плату, мне не хватило, так что я подобрал свои, даже с дистанционными шайбочками.

Вот итог всех трудов:

Подсоединяем осциллограф, включаем...

Все работает. Попробуем повысить напряжение питания. По датшиту микросхемы, она питается напряжением от 10 до 26 вольт.

Синхронизация сбивается, при обследованиии синусодиы видно, что начинет сбиваться фаза.

В режиме прямоугольного сигнала та же история:

При снижении напряжения питания ниже 12 вольт сигнал восстанавливается, но амплитуда выходного сигнала ограничивается входным минус 2 — 3 вольта:

Ну нам и не обещали работу от 26 вольт. В описании генератора заявлена работа как раз от 12 вольт. Так что все по-честному.

Посмотрим на диапазон частот:

Минимально получилось порядка 0,6 Гц.

Не подумайте, что это такой затейливый сигнал, это просто осциллограф дуреет и считает, что мы имеем дело с постоянным напряжением. При переключении в режим постоянного напряжение получаем такую картину:

Вот так вот! Полка 1 вольт, размах сигнала от 1 до 9,8 вольт.  Амплитуда, таким образом, 8,8 вольта. Такая же история и с другими сигналами — синусом и треугольником. Для некоторых применений это не критично, а вот для тестирования аппаратуры, где нет входного фильтра, полка ни к чему. Такой сигнал надо пропускать через конденсатор, чтобы лишить его постоянной составляющей.

Устанавливаем конденсатор 2,2мкФ:

Ну вот. Теперь красивая синусоида вокруг нуля и в режиме измерения постоянки!

Крупнее, в режиме переменного напряжения:

И тот же сигнал, в режиме постоянного напряжения, с фильтрующим конденсатором 2,2мкФ:

С треугольником что-то не задалось, форма получилась такая:

При замене конденсатора на 3,3 мкФ все пришло более-менее в норму:

Но, прямо скажем, 0,6 Гц — не самый актуальный режим работы. Вот как выглядит треугольник на частоте в 1 КГц. Без конденсатора, в режиме AC:

С конденсатором, в режиме DC:

Как видим, все совершенно одинаково. 

Теперь выкручиваем ручки частоты на максимум:

Синус красивый, частота получилась даже больше заявленной: 1,339 МГц.

Пробуем треугольник:

Ну а что вы хотели — на таких-то частотах! От синуса отличается чуть большей амплитудой. На самом деле, такая разница в амплитудных значениях характерна для всего диапазона частот: в микросхеме синус делается из треугольника, у которого сглаживаются вершины.

Меандр:

Прямоугольный сигнал идет с другого выхода микросхемы. Он не регулируется по амплитуде, хотя она у него зависит от входного напряжения.  На самом деле, это еще большой вопрос, выдает ли генератор кривой сигнал, или это осциллограф не может его отобразить. Или вообще щупы виноваты. 

Амплитуда синуса и треугольника, как я уже говорил, может тоже регулироваться в известных пределах: если перестараться, то треугольник может получиться таким:

Соответственно, заваливаются и вершины синуса, но это не так заметно. Поэтому в режиме синуса полезно иногда переключаться на треугольник и проверять, хорошо ли отображаются вершины. Уменьшаем амплитуду:

И еще немного:

Ну вот, теперь и синус будет красивый:

Для того, чтобы понять, насколько хорош этот синус, есть проверенный способ: глянуть на преобразование Фурье от него. Вот что получилось:

У нас есть хороший пик на частоте 100 КГц, есть пики второй и третьей гармоники, но они вполне допустимых размеров, для такой техники. Установленным подстроечником можно их минимизировать. Удобно использовать прецизионный реостат, там от упора до упора много оборотов винта, так что удобно настроить буквально доли ома. Эта картинка — как раз результат моей подстройки. У меня получилось оптимальное значение резистора R4 — 243 Ома. К слову, в набор положили резистор 330 Ом.
Для сравнения, вот спектр треугольного сигнала:

Видим красивые пики на боковых гармониках, ну так это же треугольник, а не синусоида. Для комплекта, вот прямоугольный сигнал:

Тут и так все понятно. Как видим, прямоугольник на 100 КГц остается более-менее прямоугольным. Проверим, что делается на 1 МГц:

Синус синусоиден.

Треугольник синусоиден.

Меандр похож на клюв тукана.

Картинки у меня кончились, теперь пару слов общих впечатлений.

Регулировка амплитуды грубовата в области низких значений, кроме того, ее почему-то сделали обратной: по часовой стрелке — уменьшаем, против часовой — увеличиваем. Регулировка частоты, что грубая, что тонкая — почти одинаково влияют на результат. Тонкую я сделал бы реостатиком меньшего номинала. Но это придирки, конечно, можно привыкнуть за пару раз использования.
Резистор, который влияет на дисторшн синуса, можно было бы сделать подстроечником, как и предусмотрено в датшите микросхемы. Но если уж делать резистор, то 330 Ом — явно перебор, там нужно 200-250 Ом.

В остальном прибор порадовал: собирается легко, можно даже с ребенком собрать, как конструктор. Довольно хорошо генерирует сигналы до полумегагерца, дальше хорошо получается в основном синус. Но меандр таких частот обычно и не нужен. Вообще, прибор за 7 долларов, который помещается в карман и способный перекрыть 98% потребностей радиолюбителя в генерировании сигналов — вполне хороший выбор.
Порадовал и корпус — собирается хорошо, выглядит превосходно!

Ссылка на генератор сигналов

Подстроечный реостатик на Али — набор 15 штук разных номиналов, на все случаи жизни. Цена около ста рублей. Пятьсот Ом там тоже есть. 

9 комментариев

A-Gugu
Аудиторию ихбт можно поделить условно на две категории: младое поколение, с «гуманитарным складом ума», для которых этот генератор из области неопознанного, и условно «старшее» поколение, которое эти самые генераторы и разрабатывало в своё время, так что из обзора они ничего нового не узнают и даже его читать не станут :) Поэтому и такая «активность» получилась :)
tykhon
Ну что ж, пусть так. Люди разные нужны, люди разные важны.
Даже если никому больше не пригодится, знания о том, что же я собрал, мне самому не помешают.
203562522@vkontakte
клевая штучка, спс
103492499590050181763@google
А мне обзорчик пригодился, даже и не зняю к какой категории себя отнести. Спасибо.
93690281273@odnoklassniki
Здравствуйте, очень хороший обзор. Позвольте, задать вам небольшие вопросы по собранному генератору. 1) Изменяя сопротивление R4 вы минимизировали вторую и третью гармоники синусоидального сигнала на частоте 100кГц, а на частотах в 100Гц, 1кГц, 10кГц значение сопротивления этого резистора останется прежним, или его нужно будет подстраивать, для уменьшения гармоник на этих частотах? 2) Для улучшения симметричности выходного сигнала между выводами 15 и 16 XR2206 впаиваются резистор номиналом 22кОм с ползунком подключённым нулевому проводу. Вы это не пробовали? Спасибо.
A
Спс хороший комментарий
A
Тоже собрал для внука. Боковая стенка так же упиралась в разъем ( подпилил его). Проблему с регулировкой амплитуды устранить легко, снизу разрежем дорожку между выводами потенциометра и ставим перемычку с другой стороны (между центральным выводом и другим боковым). Так же можно поступить с плавной регулировкой частоты, впаяв параллельно, к крайним выводам потенциометра «Fine» резистор 68-22 кОм и т.п. К сожалению лучше бы их поменять, ( например 510-220 кОм, «грубый» и 22-10 кОм, «точный») но уже впаяны намертво
105884234548275048015@google
Привет. Можешь пожалуйста скинуть рисунок печатной платы. Дело в том что на своей я повредил дорожки и не могу восзоздать
k
Занимаюсь этим конструктором больше года. Первый вариант давно упрятан в корпус от прибора «Мультитест МТ». Родные платы утеряны были, целым остался блок питания и миллиамперметр. Внутри места более чем достаточно, есть готовые кнопки для выходного делителя и переключателя диапазона частот. В общем, самый подходящий размер для генератора НЧ.
Но речь не об этом. Сейчас на сборке у меня вторая плата конструктора. За год внимательно и вдумчиво изучал технические характеристики самой микросхемы XR2206CP. Оказалось, что очень интересная микросхема с большими возможностями. Сразу надо сказать, в первом варианте генератор работал до 4 мГц. Теперь о главном. Как я понял, максимальную отдачу по всем функциям можно получить при питании генератора двухполярным напряжением +-12 вольт. Выход НЧ и меандра нужно развязывать буферными каскадами. Обязательно ставить плавные регуляторы для уменьшения КНИ и улучшения симметрии. Добавляя конструктор другими генераторами можно получить генератор качающейся частоты (для настройки УНЧ, приемников и контуров), можно получить режим АМ и ЧМ. А также вольтметр, если добавить в генератор цифровой индикатор для измерения выходной частоты, соответственно входную часть и делители для режима вольтметра.
У микросхемы есть зависимость уровня искажений от величины питающего напряжения, уровня выходного напряжения и, собственно, частоты. Применение буферных каскадов и дополнительных внешних усилителей позволяет подобрать Uпит., Uвых. самой XR2206, СИММЕТРИЮ и КНИ до уровня, значительно лучшего, чем заявлено производителем. Причем, для каждого конкретного экземпляра микросхемы значения могут быть сугубо индивидуальными.
Как известно, в выходном сигнале любого генератора всегда есть гармоники. Все, кто настраивал и ремонтировал радиоприемники, знают, что для проверки чувствительности нужно подавать на вход десятки и единицы микровольт. Данный генератор можно применять смело для настройки приемников до 10 мгц. Используя гармоники и точно зная частоту первой гармоники, основного сигнала. Маленький уровень ВЧ гармоники избавит от необходимости применения делителя и ослабителя сигнала.
Для любителей экспериментов микросхема XR2206 предоставляет самые широкие возможности.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Аллергия на кошек и что делать, если очень хочется завести кота

У городских жителей давно вошло в моду содержать дома различных животных. Кто-то отдает предпочтение хорькам, общительным, ласковым зверькам, легко приручаемым, любителям спать до 20 часов в сутки....

Играем с собакой: какие игрушки выбрать и как играть с питомцем в развивающие игры

Взятый с рук у знакомых, купленный в питомнике щенок быстро становится одним из самых важных членов семьи. Он терпеливо ждет прихода хозяев с работы, всегда рад составить компанию во всех...

Как сложилась жизнь и карьера актрисы Джульетт Льюис из фильма от «Заката до рассвета»

В середине 90-х в кинотеатрах, а так же на кассетах VHS вышел остросюжетный фильм «От заката до рассвета». В России и на постсоветском пространстве фантастический боевик со временем стал...

Почему на женских рубашках пуговицы слева, а на мужских - справа?

Взглянув на обычную рубашку, мы вряд ли задумываемся о том, что расположение пуговиц — это не просто случайность, а следствие многовековой истории, тесно связанной с гендерными...

Обзор игрового ноутбука Maibenben X757? Разборка мощной модели с дискретной видеокартой и RGB-иллюминацией

Насколько же хорош новый игровой ноутбук от Maibenben? А именно, модель X757 на базе мощного процессора и дискретной видеокарты, предназначенная для тяжелых приложений и игр. Интересный...

Обзор электронной книги OnyxBoox Kant 2: идеальная читалка в дорогу

OnyxBoox Kant 2 это компактная читалка которая будет идеальным вариантом для тех, кто проводит много времени вне дома и ценит небольшой вес. Хотя и для дома эта читалка так же подойдёт, но я...