Wzorcowy generator audio.pdf

Wzorcowy

generator

audio

2112

Generator o rewelacyjnie niskich

zniekształceniach nieliniowych

· współczynnik zniekształceń

nieliniowych rzędu 0,01%

· prosta konstrukcja z użyciem

popularnych i tanich elementów

· niski koszt wykonania

· estetyczna obudowa i płyta

czołowa

Do czego to służy?

Każdy elektronik potrafi w ciągu kilku

minut zmontować generator przebiegu

prostokątnego. Jednak wykonanie dob−

rego generatora przebiegu sinusoidalne−

go nie jest już tak łatwym zadaniem.

Tymczasem do testowania sprzętu au−

dio, dobry generator sinusa jest wręcz

niezbędny.

Przestrajany generator lub jeszcze le−

piej wobulator obejmujący zakres częs−

totliwości od około 10Hz do około

100kHz służy do pomiaru szerokości

przenoszonego pasma i nierównomier−

ności charakterystyki. Przy takich pomia−

rach nie jest wymagana duża “czystość”

sinusoidy − wystarczy, aby zawartość

zniekształceń nieliniowych nie przekra−

czała 1%.

Ale nie wystarczy to przy pomiarze

zniekształceń nieliniowych. We współ−

czesnym sprzęcie audio, zniekształcenia

rzędu 1% są uważane za niedopuszczal−

nie duże, pomimo że przeciętny słuchacz

ledwie je zauważa. Do pomiaru współ−

czynnika zniekształceń nieliniowych

w urządzeniach najwyższej klasy po−

trzebny jest sprzęt pomiarowy, mający

zniekształcenia własne rzędu 0,001%.

Jednak wykonanie urządzeń pomiaro−

wych o tak dobrych parametrach nie jest

zadaniem łatwym nawet dla doświad−

czonego konstruktora. Na szczęście

w praktyce elektronika−hobbysty, zazwy−

czaj wystarczy generator ze zniekształ−

ceniami rzędu 0,03...0,01%. Nie musi to

też być generator przestrajany. Wystar−

czy, aby generował przebiegi o kilku

określonych częstotliwościach (100Hz,

1kHz i 10kHz), albo nawet o jednej częs−

totliwości równej 1kHz.

Taki właśnie generator pokazany jest

na fotografii.

Jak to działa?

Schemat ideowy generatora pokaza−

ny jest na rysunku 1

Rys. 1. Schemat ideowy generatora.

rysunku 1. Jest to klasyczny

generator ze wzmacniaczem operacyj−

nym (U1A) i mostkiem Wiena umiesz−

czonym w gałęzi dodatniego sprzężenia

zwrotnego (elementy R1C1R2C2). Ob−

wód ujemnego sprzężenia zwrotnego

składa się z elementów R3, PR1, R4, R5

i T1. Jak widać, do stabilizacji amplitudy

przebiegu sinusoidalnego został użyty

tranzystor polowy złączowy (T1). Obwód

stabilizacji amplitudy zawiera elementy

D1, R6, C3. Stała czasowa R6C3 jest wy−

Rys. 2. Schemat ideowy zasilacza.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/96

rysunku 1

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1, R2: 22,6k W

R3: 51k W

R4: 22k W

R5: 1k W

R6: 1M W

R7, R8: 220k W

R9, R13: 10k W

R10: 390 W

R11: 3,6k W

R12: 39 W

PR1: helitrim 10k W

P1: 10k W A potencjometr

obrotowy

Kondensatory

C1, C2: 6,8nF

C3: 1µF stały

C4: 1nF

C5, C6: 470...1000µF/35...40V

C7, C8: 47µF/16V

C9, C10: 100nF ceramiczny

Półprzewodniki

Rys. 3. Płytka drukowana.

starczająco duża, żeby usunąć z przebie−

gu sterującego bramkę tranzystora T1

pulsacje o częstotliwości przebiegu wy−

jściowego, czyli także zniekształcenia

nieliniowe. Elementy R7, R8 i C4 tworzą

obwód lokalnego sprzężenia zwrotnego,

dodatkowo redukujący zniekształcenia.

Dla uzyskania niskiego poziomu znie−

kształceń, zastosowano wzmacniacz

operacyjny o odpowiednio dobrych para−

metrach − kostkę NE5532.

Sygnał z wyjścia układu U1A podawa−

ny jest na potencjometr regulacji ampli−

tudy i dalej na wzmacniacz o skokowo

regulowanym wzmocnieniu. Pozwala to

na regulację napięcia wyjściowego

w trzech zakresach. Dzięki ciekawemu

obwodowi regulacji wzmocnienia wzma−

cniacza U1B, udało się uzyskać sekwen−

cję nastawień wzmocnienia x0,1 x1 x10

przy użyciu popularnego i taniego prze−

łącznika trzypozycyjnego.

Poziom napięcia wyjściowego zależy

nieco od użytego tranzystora polowego,

a ściślej biorąc, od jego napięcia odcięcia

bramki U GSS . W razie potrzeby, dla osiąg−

nięcia potrzebnego zakresu napięć na

gnieździe wyjściowym, można zmieniać

wartość R9 w granicach od 6,8k W do na−

wet 100k W .

Częstotliwość generowanego prze−

biegu jest wyznaczona przez wartość

elementów R1C1R2C2 i wynosi około

1kHz. Nie jest i nie musi to być częstotli−

wość dokładnie równa 1kHz, ważne że−

by zniekształcenia przebiegu były jak naj−

mniejsze. Dlatego można zmieniać

w szerokich granicach wartości elemen−

tów R1C1R2C2, byle tylko ich wartości

były parami równe.

Do zasilania układu potrzebne jest na−

pięcie symetryczne ±12...±15V. W mo−

delu zapewnia je prosty zasilacz zawiera−

jący transformator TS2/56 i dwa stabili−

zatorki 15−woltowe. Schemat ideowy za−

silacza pokazany jest na rysunku 2

Półprzewodniki

D1: 1N4148

D2, D3: 1N4001...7

T1: BF245

U1: NE5532

U2: 78L15

U3: 79L15

LED: czerwona 3mm

Różne

TR1: transformator TS2/56

przełącznik trzypozycyjny

jednoobwodowy

gniazdo wyjściowe BNC

pokrętło potencjometru

przewód sieciowy z wtyczką

obudowa KM−35N

naklejka samoprzylepna na płytę

czołową

rysunku 2.

Układ nie zawiera wyłącznika zasila−

nia, bowiem jako przyrząd pomiarowy

będzie dołączony do listwy zasilającej za−

wierającej takowy wyłącznik.

Montaż i uruchomienie

Model pokazany na fotografii został

zmontowany na płytce uniwersalnej. Na−

bywcy zestawu AVT−2112 otrzymają

płytkę drukowaną przedstawioną na ry−

sunku 3, przedstawiającym rozmieszcze−

nie elementów na płytce, oraz naklejkę

na płytę czołową.

W zasadzie elementy układu mogą być

montowane w dowolnej kolejności, ale

najlepiej zacząć od zmontowania i uru−

chomienia zasilacza. Gdy zasilacz okaże

się sprawny, można zmontować wszy−

stkie elementy generatora. Ponieważ

tranzystor polowy T1 jest dość delikatny,

dobrze jest wlutować go na samym końcu.

Po zmontowaniu układ należy wyre−

gulować. Nie jest do tego konieczny

miernik zniekształceń, potrzebny będzie

tylko oscyloskop, który trzeba dołączyć

do wyjścia generatora U1A (punkt ozna−

czony A), lub po prostu podłączyć do

gniazda wyjściowego.

ry−

Rys. 4. Projekt płyty czołowej.

Cd. na str. 49

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/96

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

Kondensatory

Półprzewodniki

Różne

rysunku 2

sunku 3

Rys. 3. Sposób zamocowania fototranzystora T2.

Rys. 4.

Struktura wewnętrzna układu i jego

odmiany zostały wyczerpująco omówio−

ne w wspomnianym wyżej artykule.

Obecnie wspomnimy jedynie że układ

UM66 jest produkowany w dwóch wers−

jach: UM66L, który odtwarza melodie

w pętli aż do momentu wyłączenia zasi−

lania i UM66S odtwarzający melodię tyl−

ko jeden raz. Obydwa typy układu nadają

się doskonale do naszych celów.

Montaż i uruchomienie

Na rysunku 2

rys. 3, w otworze wykona−

nym w płytce obwodu drukowanego.

Jako źródło zasilania proponujemy

wykorzystać dwie bateryjki typu LR44.

Efekty akustyczne uzyskane przy za−

stosowaniu samego przetwornika piezo

okazały się mizerne. Jak więc widać na

fotografii w prototypie układu wykorzys−

tano przetwornik wyposażony w dodat−

kową membranę, w zasadniczy sposób

wzmacniającą siłę dźwięku. Wykorzysta−

no membranę stosowaną w wielokrot−

nie już wykorzystywanym w projektach

serii 2000 sygnalizatorze typu PCA−100−

08, dostępną w ofercie handlowej AVT.

Można także zastosować gotowy zespół

membrana + przetwornik piezo, taki jaki

rys. 3

został wykorzystany w wspomnianym

już “Najprostszym generatorze melodii”

(taki też element będzie dostarczany

w kicie AVT−2081). Rozwiązaniem dla

ambitnych, mogącym “dodać wigoru”

posiadanym już układom wykorzystują−

cym przetworniki piezoceramiczne, jest

własnoręczne wykonanie membrany.

Można ją zrobić z kawałka cienkiej i bar−

dzo sztywnej blaszki lub folii z tworzywa

sztucznego o podobnych właściwoś−

ciach. Sposób wycięcia odpowiedniej

kształtki pokazany jest na rysunku 4

rysunku 2 przedstawiono roz−

mieszczenie elementów na płytce dru−

kowanej. Wymiary okrągłej płytki odpo−

wiadają wymiarom typowego przetwor−

nika piezo średniej wielkości. Montaż

wykonujemy w sposób typowy, a jedyną

trudnością, na jaką możemy napotkać,

będzie zamocowanie styków do batery−

jek. W układzie modelowym elementy te

wykonane zostały z kawałków sprężyn

stykowych ze starego przekaźnika i dos−

rysunku 2

rysunku 4. Do

sklejenia membranki należy zastosować

klej dobrej jakości, np. DISTAL lub inny

klej epoksydowy.

rysunku 4

Zbigniew Raabe

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT

jako "kit szkolny" AVT−2081.

Cd. ze str. 49

W jednym skrajnym położeniu poten−

cjometru montażowego PR1 (wieloobro−

towego helitrima) drgania nie wystąpią,

a w jego drugim

skrajnym położeniu

amplituda przebie−

gu będzie sięgać

napięć zasilania

i wierzchołki sinu−

soidy będą obcięte.

Należy pokrę−

cać potencjomet−

rem PR1 i pomię−

dzy tymi skrajnymi

położeniami zna−

leźć punkt, w którym amplituda przebie−

gu w punkcie A wyniesie 1...3V (zależnie

od egzemplarza tranzystora T1) i będzie

stabilna, a przebieg będzie prawidłową

sinusoidą. Punkt ten można bardzo łat−

wo znaleźć, gdy potencjometr PR1 jest

wieloobrotowym helitrimem. Nie należy

tu stosować zwykłego jednoobrotowego

PR−ka, właśnie dla ułatwienia proce−

su regulacji, ewentualnie; aby zwięk−

szyć ten zakres, można zwiększyć

wartość rezystora R5 do 2,2k W lub na−

wet więcej.

Poza ustawieniem PR1, żadna inna

regulacja nie jest potrzebna.

W egzemplarzu

modelowym w za−

leżności od eg−

zemplarza tranzys−

tora T1 i ustawie−

nia potencjometru

PR1 zawartość

zniekształceń wy−

nosiła od 0,01...

0,03%.

Gdyby się oka−

zało, że użyty tran−

zystor polowy ma duże napięcie odcięcia

i amplituda przebiegu na gnieździe wy−

jściowym jest zbyt duża, można zwięk−

szyć wartość R9 do 22...33k W .

Dla zmniejszenia wrażliwości układu

na przydźwięk sieciowy, wszystkie połą−

czenia przewodowe z potencjometrem

P1 i przełącznikiem S1 powinny być

możliwie krótkie i należy je wykonać ta−

siemką lub stosować skręcone trójki

przewodów.

rysunku 4 pokazano projekt pły−

ty czołowej, który można skopiować na

papier samporzylepny i po polakierowa−

niu przykleić na płytę czołową.

Pod taką czołówkę warto podkleić ka−

wałek czystego papieru samoprzylepne−

go, aby czarna płyta nie prześwitywała

przez polakierowany papier. Doświad−

czenie uczy, że warto najpierw nakleić

naklejki, a dopiero potem równo wiercić

niezbędne otwory. Żeby nie obniżać

stopnia bezpieczeństwa urządzenia, do

mocowania płytek w obudowie nie nale−

ży stosować metalowych wkrętów. Za−

miast tego należy użyć odpowiedniej

ilości gąbki, albo innego wypełniacza,

aby unieruchomić płytki wewnątrz obu−

dowy.

rysunku 4

Wszelkie prace z niebezpiecz−

nym napięciem sieci

energetycznej, osoby

niepełnoletnie mogą

wykonywać wyłącznie pod

nadzorem wykwalifikowanych

osób dorosłych.

Piotr Górecki

Zbigniew Orłowski

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT

jako "kit szkolny" AVT−2112.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/96

konale zdawały egzamin. Prototyp został

zmontowany jako samodzielne urządze−

nie grające po podniesieniu go, a tym sa−

mym oświetleniu fototranzystora. W

związku z tym fototranzystor T2 został

zamontowany w sposób schematycznie

pokazany na rys. 3

rys. 3

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT

Uruchomiony układ można umieścić

w typowej plastikowej obudowie KM−

35N. Na rysunku 4

Piotr Górecki

Zbigniew Orłowski

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT

jako "kit szkolny" AVT−2112.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: