Как из приемника сделать генератор звуковых частот. Генератор звуковых частот для проверки усилителей нч. Простой звуковой генератор своими руками

Доброго дня уважаемые радиолюбители! Приветствую вас на сайте “ “

Собираем генератор сигналов – функциональный генератор. Часть 1.

На этом занятии Школы начинающего радиолюбителя мы с вами продолжим наполнять нашу радиолабораторию необходимым измерительным инструментом. Сегодня мы начнем собирать функциональный генератор . Данный прибор необходим в практике радиолюбителя для настройки различных радиолюбительских схем – усилителей, цифровых устройств, различных фильтров и множества других устройств. К примеру, после того как мы соберем этот генератор, мы сделаем маленький перерыв в ходе которого изготовим простое светомузыкальное устройство. Так вот, что бы правильно настроить частотные фильтры схемы, нам как раз очень пригодится этот прибор.

Почему данный прибор называется функциональный генератор, а не просто генератор (генератор низкой частоты, генератор высокой частоты). Прибор, который мы изготовим, генерирует на своих выходах сразу три различных сигнала: синусоидальный, прямоугольный и пилообразный. За основу конструкции мы возьмем схему С. Андреева, которая опубликована на сайте в разделе: Схемы – Генераторы .

Для начала нам необходимо внимательно изучить схему, понять принцип ее работы и собрать необходимые детали. Благодаря применению в схеме специализированной микросхемы ICL8038 которая как раз предназначена для построения функционального генератора, конструкция получается довольно-таки простой.

Конечно, цена изделия зависит и от производителя, и от возможностей магазина, и от многих других факторов, но в данном случае мы преследуем одну цель: найти необходимую радиодеталь, которая была бы приемлемого качества и главное – по карману. Вы наверное заметили, что цена микросхемы сильно зависит от ее маркировки (АС, ВС и СС). Чем дешевле микросхема, тем хуже ее характеристики. Я бы порекомендовал остановить свой выбор на микросхеме “ВС”. У нее характеристики не очень сильно отличаются от “АС”, но намного лучше чем у “СС”. Но в принципе, конечно, пойдет и эта микросхема.

Собираем простой функциональный генератор для лаборатории начинающего радиолюбителя

Доброго вам дня уважаемые радиолюбители! Сегодня мы продолжим собирать наш функциональный генератор . Чтобы вам не скакать по страницам сайта, еще раз выкладываю принципиальную схему функционального генератора , сборкой которого мы и занимаемся:

А так же выкладываю даташит (техническое описание) микросхем ICL8038 и КР140УД806:

(151.5 KiB, 6,245 hits)

(130.7 KiB, 3,611 hits)

Я уже собрал необходимые детали для сборки генератора (часть у меня была – постоянные сопротивления и полярные конденсаторы, остальные куплены в магазине радиодеталей):

Самыми дорогими деталями оказались микросхема ICL8038 – 145 рублей и переключатели на 5 и 3 положения – 150 рублей. В общей сложности на эту схему придется потратить около 500 рублей. Как видно на фотографии, переключатель на пять положений – двухсекционный (односекционного не было), но это не страшно, лучше больше, чем меньше, тем более, что вторая секция нам возможно пригодится. Кстати, эти переключатели абсолютно одинаковые, а количество положений определяется специальным стопором, который можно установить на нужное число положений самому. На фотографии у меня два выходных разъема, хотя по идее их должно быть три: общий, 1:1 и 1:10 . Но можно поставить небольшой переключатель (один выход, два входа) и коммутировать нужный выход на один разъем. Кроме того хочу обратить внимание на постоянный резистор R6. Номинала в 7,72 МОм в линейке мегаомных сопротивлений нет, ближайший номинал – 7,5 МОм. Для того, чтобы получить нужный номинал придется использовать второй резистор на 220 кОм, соединив их последовательно.

Хочу обратить ваше внимание также на то, что сборкой и наладкой этой схемы собирать функциональный генератор мы не закончим. Для комфортной работы с генератором мы должны знать какая частота генерируется в данный момент работы, или нам бывает необходимо установить определенную частоту. Чтобы не использовать для этих целей дополнительные приборы, мы оснастим наш генератор простым частотомером.

Во второй части занятия мы с вами изучим очередной способ изготовления печатных плат – методом ЛУТ (лазерно-утюжный). Саму плату мы будем создавать в популярной радиолюбительской программе для создания печатных плат – SPRINT LAYOUT .

Как работать с этой программой, я вам пока объяснять не буду. На следующем занятии, в видео файле, покажу как создать нашу печатную плату в этой программе, а также весь процесс изготовления платы методом ЛУТ.

На вкус и цвет товарищей нет. Насчет звуков человечество тоже определилось и хорошо оделяет благами сочинителей и извлекателей музыкальных приятностей. Слух развит не у всех, а вот сомнений во всеобщей врождённой способности издавать нечто неприятное для окружающих, нет ни у кого, хотя это и заблуждение.

Предлагаемый Генератор Ужасных Звуков (ГУЗ) "заводит" детей в возрасте 4...12 лет. Нагло-деструктивный смысл игры состоит в подборе максимально неблагозвучной комбинации частот.

Сочетание нескольких частот всегда можно оценить по шкале прекрасно - ужасно. Развитость любого восприятия определяется его рабочим диапазоном. Рафинированные эстеты и ценители туалетного фольклора в общении одинаково занудны. Любители сладенького и солёненького потеряны для кулинарии. А что думает ваш пёс о великой французской парфюмерии лучше с собачьего не переводить.

Из опыта сосуществования с ГУЗ.
Это спорт: цель состязания практического смысла не имеет.
Это игра: хотя бы и на нервах.
Это творчество: для победы нужен талант или хотя бы способности.
Это труд: умение развиваемо.
Это педагогика: и последние станут первыми.
Это отдых: для ума и тела, поскольку они не требуются.
Это наука: максигнусность ещё не найдена.
Это безобразие: оно заканчивается одновременно с батареями питания.

При всём разнообразии подходов к производству неприятных звуков их можно свести к двум структурным схемам. В любом случае есть набор отдельных генераторов звуковой частоты, подбором частот которых и достигают желаемого впечатления. Дальше можно либо объединить сигналы с выходов генераторов в один и использовать общий канал усиления и звуковоспроизведения, либо каждый из генераторов имеет свой усилитель и звуковой излучатель.

Простой генератор ужасных звуков

Синтезатор
В самом простом случае в качестве индивидуальных генераторов звука допустимо использовать простые импульсные генераторы. Для совместной работы желательно унифицировать характеристики их выходных сигналов. Здесь они меандры. Смесь из таких сигналов несколько улучшает восприятие на слух их взаимодействующих гармоник.

Здесь организованы два генераторных канала, каждый из которых состоит из перестраиваемого по частоте автогенератора на логических элементах и делителя частоты пополам на одноразрядном счетчике из D-триггера. После такого делителя всегда имеем чистый меандр.

На электрической схеме видно, что в выполнении функционально идентичных генераторов есть существенные отличия. Это вынужденная мера при их сборке из набора логических элементов одного корпуса микросхемы. Опыт показывает, что у одинаковых по схеме генераторов при настройке на близкие частоты возникает то, что называют слипание частот, затягивание, взамосинхронизация. Тогда регулятор частоты одного из них перестаёт действовать и в большом диапазоне копирует настройку другого.

Если у двух генераторов равные частоты получаются при существенно различных значениях времязадающих элементов (здесь R2,PR1,C1 и R3,PR2,C2), то такой опасности нет.

Хотя микросхемы хорошо работают в диапазоне питающих напряжений 3,5...15V, здесь они запитаны через параметрический стабилизатор (4,7V) на опорном диоде VD1. Его балластом являются резисторы R4, R5. Причём вместе с С3 они образуют двусторонний T-образный фильтр от помех.

Частота генераторов на логических элементах сильно зависит от напряжения питания. В автономных устройствах гальванические элементы со временем "садятся" и без стабилизации добытые гнусности будут улучшаться.

Указанные входные напряжения +7,8...+10V соответствуют стандартной семиэлементной гальванической батарее международного типоразмера 6F22, известной у нас по её первому (40 лет назад!) наименованию "Крона" или герметичной цилиндрической аккумуляторной батарее 7D-0,125.

Если у вас есть иные источники стабильного напряжения, можете смело их использовать, исключив элементы VD1, R3 и R4. С3 лучше оставить.

Акустика
Ужасть украшают децибелы. И самого себя попугать, и щедро поделится ими с окружающими. Тут два пути. Или используем усилители и акустику имеющейся бытовой аппаратуры, или делаем совершенно автономное устройство.

Первый путь прост, быстр в исполнении, эффективен в акустическом плане и привязывает соединительным шнуром группу малолетних экспериментаторов к одному месту, оставляя для взрослых весь остальной мир. Второй путь хорош, если взрослые объединены чем-то стационарным (столом, ТВ, диваном), а всё мешающее удаляется чем дальше за горизонт, тем лучше.

Во всех музыкальных центрах предусмотрены входы для подключения внешних источников стереосигнала (AUX). Есть аналогичные входы на компьютерных звуковых платах (AUX, LINE). Аудио входами оснащены все телевизоры (в основном пока монофоническими). Во всех случаях сигнал с одного выхода подаем на левый канал, со второго на правый. Собственно "ужасности" пространственное разделение звуков не мешает. Тем более не до эстетических переживаний соседям за стенкой.

Уровень выхода импульсных сигналов c синтезатора больше, чем требуется для обычного усилителя низкой частоты (Uinp = 0,2...1V, Rinp = 20...100kΩ), поэтому проблем с сопряжением не должно быть. Нужно лишь помнить, что на вход УНЧ нужно подавать переменный сигнал без постоянной составляющей, т.е. через разделительный конденсатор.

Схема сопряжения для одного канала . Триммер RP5 согласовывает выходной уровень сигнала с синтезатора и входной уровнень конкретного усилителя. Установите его так, чтобы регулятор громкости усилителя оптимально ей управлял.

Автономному генератору нужен свой звуковой усилитель. Выбираем их из необходимой мощности на выходе. Объединяем сигналы в один на простом резистивном микшере с возможностью раздельной регулировки выходного уровней звука для каждого из генераторных каналов.

О настройке
Регулировка частот от низких до высоких частот проводится изменением сопротивления настроечного резистора. Для получения комфортного ощущения равномерного изменения частоты от угла поворота ручки регулятора его характеристика должна быть логарифмической. Для отечественных элементов ей соответствует литера Б в конце наименования. Можно усовершенствовать (усложнив) настройку, поделив звуковой диапазон на два-три поддиапазона.

Для честной групповой игры (очень ценится!) совершенно необходима память настроек. Даже фиксации всего двух настроек достаточно для безупречного соревнования с любым числом игроков по олимпийской системе с выбыванием проигравшего. Одна из настроек хранит наиболее впечатляющую звуковую комбинацию на данный момент, а вторая используется для творческих изысканий претендента. Переводом переключателя всегда можно сравнить оба звука и выбрать худший. При выигрыше претендента его настройки фиксируются, а следующая попытка идёт с регуляторами низвергнутого с пьедестала.

Победа вожделенна и не стоит соблазнять возможностью чуть-чуть подправить звук лидера. Настройки нужно защищать от шустриков. В данном случае, простота электроники оставляет эту функцию конструктору корпуса. Годятся все варианты механическую блокировки или затруднение доступа к регуляторам сохраняемых настроек.
Хорошая зарекомендовала себя, например, жезловая защита, где в качестве регуляторов использованы подстроечные резисторы с коротким шлицом, не выступающими над лицевой панелью прибора, а в наличии есть только одна пара переставляемых утапливаемых ручек.

Синтезатор ужасных звуков . Корпус из алюминиевого профиля с боковыми козырьками хорошо защищают ручки от случайных касаний, а расположение регуляторов, относящихся к разным настройкам на противоположных сторонах делает попытки сбить настройки лидера уж очень явными. В среднем положении переключателя контроля А/В питание снимается.

Две настройки в одном из генераторов. В положении переключателя "off" отдельной группой переключателя SA1 (не показана) питание выключается.

Конструкция

Разводка печати синтезатора . Стабилизатор питания (R3, R4, C3, VD1), необходимый только в ряде случаев, не показан. Настроечные резисторы RP1 и RP2 устанавливаются отдельно.
Шаг сетки 1,25 мм.

Такое устройство будет очень полезно при испытаниях звуковых цепей усилителей ресиверов, телевизоров и другой промышленной и самодельной аппаратуры. Схема генератора приводится по книге В. Г. Борисова «Юный радиолюбитель» (с 145-146 в 8-м издании), с незначительными изменениями.

Схема генератора ЗЧ

Генератор собран на микросхеме К155ЛА3 (можно использовать К555ЛА3), которая представляет собой 4 элемента 2И-НЕ. Непосредственно генератор образуют последовательно соединенные логические элементы DD1.1, DD1.2, DD1.3, включенные инверторами. Конденсатор C1, емкостью 0,47 мкФ, создает положительную обратную связь между выходом DD1.2 и входом DD1.1. В принципе, сигнал можно снимать с выхода DD1.3, элемент DD1.4 просто их инвертирует. Частоту импульсов можно менять резистором переменным R1. Резистор R2 служит регулятором уровня выходного сигнала. Сопротивление резистора R1 680 Ом, R2 10 кОм, переменные резисторы могут быть любого типа. При указанных в схеме параметрах радиодеталей, частоту импульсов можно менять в пределах 500 - 5000 Гц . Диод VD1 служит для защиты от подачи питания неправильной полярности, в качестве него подойдет любой маломощный диод, например Д220. Схема смонтирована на небольшой макетной плате. Но благодаря малому количеству деталей можно выполнить схему навесным монтажом.

Генератор в сборе

Штатное напряжение питания микросхем К155 и К555 составляет 5 В, но генератор работоспособен при питании схемы от «квадратной» батареи напряжением 4,5 В (батарея типа 3336 по старой номенклатуре), падение напряжения на диоде VD1 не влияет на работоспособность устройства. Устройство можно использовать для проверки работы усилителей звуковой частоты.

Бытовая техника

Схема звукового генератора на транзисторах

Генератор звуковых волн – это устройство или узел электрической цепи, отвечающий за создание и воспроизведение звуковых колебаний.

Где может пригодиться такое устройство:

1.Простой электрический дверной звонок (при замыкании контактов вынесенной удаленно кнопки происходит оповещение звуком о посетителях);

2.Сигнализации (при срабатывании системы безопасности включается блок звукового оповещения);

3.Формирование определенного тембра звука в звуковой аппаратуре;

4.Отпугивание насекомых/птиц (при излучении звуковых колебаний в определенных частотах);

5.В другой профессиональной технике (проверка низкочастотных цепей, тестирование деталей на дефекты и другие цели, основывающиеся на свойствах звуковых волн).

Простейший генератор звука на транзисторах

Ниже предложена схема с минимальным количеством радиодеталей. Она может пригодиться начинающим радиолюбителям, в радиокружках, в тестовых стендах, для дверного звонка и т.п.

В обиходе ее еще называют "пищалкой".

VT1 – биполярный транзистор n-p-n типа, например, КТ315. Подойдет любой, даже маломощный.

VT2 – биполярный, но p-n-p n типа, например, КТ361. Тоже подойдет любой.

Колебания задаются конденсатором, его емкость должна быть в диапазоне 10-100 нФ.
Резистор – подстроечный, подойдет с номиналом в диапазоне 100-200 кОм.

Динамик BA1 должен быть маломощным, его параметры должны быть сопоставимы с параметрами питающего элемента. В данной схеме может использоваться любой подручный – из игрушек или наушников.

При правильном расположении элементов печатная плата не понадобится.

Доработка до "игровой панели"

По указанной схеме можно собрать целую панель, способную генерировать звуковые колебания различных частот:

1.Так как за генерацию частоты отвечает емкость конденсатора, то количество выводов можно сделать по количеству имеющихся в наличии разных емкостей (желательно с большим шагом, чтобы изменение частоты было сразу заметно уху.

2.Один вывод конденсаторов будет общим у всех, и соединен, например, с базой VT1 или контактом динамика.

3.Вторые выводы соединяются с выводами одиночных гальванических контактов на панели.

4.Теперь для получения звука достаточно включить в цепь новый конденсатор лишь соединив любой из выведенных контактов со второй общей точкой в схеме (если первый общий вывод подключался к базе VT1, то второй – эмиттеру VT2/контакту динамика, или наоборот).

5.При желании выключатель можно исключить из схемы.

В качестве примера.

Еще одна простая реализация на схеме ниже.

Более сложная схема

Если вам нужна возможность регулировки звуковых частот в заданном диапазоне, то возможно, вам пригодится схема ниже.

Генераторы низкой частоты (ГНЧ) используют для получения незатухающих периодических колебаний электрического тока в диапазоне частот от долей Гц до десятков кГц. Такие генераторы, как правило, представляют собой усилители, охваченные положительной обратной связью (рис. 11.7,11.8) через фазосдви-гающие цепочки. Для осуществления этой связи и для возбуждения генератора необходимы следующие условия: сигнал с выхода усилителя должен поступать на вход со сдвигом по фазе 360 градусов (или кратном ему, т.е. О, 720, 1080 и т.д. градусов), а сам усилитель должен иметь некоторый запас коэффициента усиления, KycMIN. Поскольку условие оптимального сдвига фаз для возникновения генерации может выполняться только на одной частоте, именно на этой частоте и возбуждается усилитель с положительной обратной связью.

Для сдвига сигнала по фазе используют RC- и LC-цепи, кроме того, сам усилитель вносит в сигнал фазовый сдвиг. Для получения положительной обратной связи в генераторах (рис. 11.1, 11.7, 11.9) использован двойной Т-образный RC-мост; в генераторах (рис. 11.2, 11.8, 11.10) — мост Вина; в генераторах (рис. 11.3 — 11.6, 11.11 — 11.15) — фазосдвигающие RC-це-почки. В генераторах с RC-цепочками число звеньев может быть достаточно большим. На практике же для упрощения схемы число не превышает двух, трех.

Расчетные формулы и соотношения для определения основных характеристик RC-генераторов сигналов синусоидальной формы приведены в таблице 11.1. Для простоты расчета и упрощения подбора деталей использованы элементы с одинаковыми номиналами. Для вычисления частоты генерации (в Гц) в формулы подставляют значения сопротивлений, выраженные в Омах, емкостей — в Фарадах. Для примера, определим частоту генерации RC-генератора с использованием трехзвенной RC-це-пи положительной обратной связи (рис. 11.5). При R=8,2 кОм; С=5100 пФ (5,1х1СГ9 Ф) рабочая частота генератора будет равна 9326 Гц.

Таблица 11.1

Для того чтобы соотношение резистивно-емкостных элементов генераторов соответствовало расчетным значениям, крайне желательно, чтобы входные и выходные цепи усилителя, охваченного петлей положительной обратной связи, не шунтировали эти элементы, не влияли на их величину. В этой связи для построения генераторных схем целесообразно использовать каскады усиления, имеющие высокое входное и низкое выходное сопротивления.

На рис. 11.7, 11.9 приведены «теоретическая» и несложная практическая схемы генераторов с использованием двойного Т-моста в цепи положительной обратной связи.

Генераторы с мостом Вина показаны на рис. 11.8, 11.10 [Р 1/88-34]. В качестве УНЧ использован двухкаскадный усилитель. Амплитуду выходного сигнала можно регулировать потенциометром R6. Если требуется создать генератор с мостом Вина, перестраиваемый по частоте, последовательно с резисторами R1, R2 (рис. 11.2, 11.8) включают сдвоенный потенциометр. Частотой такого генератора можно также управлять, заменив конденсаторы С1 и С2 (рис. 11.2, 11.8) на сдвоенный конденсатор переменной емкости. Поскольку максимальная емкость такого конденсатора редко превышает 500 пФ, удается перестраивать частоту генерации только в области достаточно высоких частот (десятки, сотни кГц). Стабильность частоты генерации в этом диапазоне невысока.

На практике для изменения частоты генерации подобных устройств часто используют переключаемые наборы конденсаторов или резисторов, а во входных цепях применяют полевые транзисторы. Во всех приводимых схемах отсутствуют элементы стабилизации выходного напряжения (для упрощения), хотя для генераторов, работающих на одной частоте или в узком диапазоне ее перестройки, их использование не обязательно.

Схемы генераторов синусоидальных сигналов с использованием трехзвенных фазосдвигающих RC-цепочек (рис. 11.3)

показаны на рис. 11.11, 11.12. Генератор (рис. 11.11) работает на частоте 400 Гц [Р 4/80-43]. Каждый из элементов трехзвен-ной фазосдвигающей RC-цепочки вносит фазовый сдвиг на 60 градусов, при четырехзвенной — 45 градусов. Однокаскадный усилитель (рис. 11.12), выполненный по схеме с общим эмиттером, вносит необходимый для возникновения генерации фазовый сдвиг на 180 градусов. Заметим, что генератор по схеме на рис. 11.12 работоспособен при использовании транзистора с высоким коэффициентом передачи по току (обычно свыше 45...60). При значительном снижении напряжения питания и неоптимальном выборе элементов для задания режима транзистора по постоянному току генерация сорвется.

Звуковые генераторы (рис. 11.13 — 11.15) близки по построению к генераторам с фазосдвигающими RC-цепочками [Рл 10/96-27]. Однако за счет использования индуктивности (телефонный капсюль ТК-67 или ТМ-2В) вместо одного из ре-зистивных элементов фазосдвигающей цепочки, они работают с меньшим числом элементов и в большем диапазоне изменения напряжения питания.

Так, звуковой генератор (рис. 11.13) работоспособен при изменении напряжения питания в пределах 1...15 В (потребляемый ток 2...60 мА). При этом частота генерации изменяется от 1 кГц (ипит=1,5 В) до 1,3 кГц при 15 В.

Звуковой индикатор с внешним управлением (рис. 11.14) также работает при 1)пит=1...15 В; включение/выключение генератора производится подачей на его вход логических уровней единицы/нуля, которые также должны быть в пределах 1...15 В.

Звуковой генератор может быть выполнен и по другой схеме (рис. 11.15). Частота его генерации меняется от 740 Гц (ток потребления 1,2 мА, напряжение питания 1,5 В) до 3,3 кГц (6,2 мА и 15 В). Более стабильна частота генерации при изменении напряжения питания в пределах 3...11 В — она составляет 1,7 кГц± 1%. Фактически этот генератор выполнен уже не на RC-, а на LC-эле-ментах, причем, в качестве индуктивности используется обмотка телефонного капсюля.

Низкочастотный генератор синусоидальных колебаний (рис. 11.16) собран по характерной для LC-генераторов схеме «емкостной трехточки». Отличие заключается в том, что в качестве индуктивности использована катушка телефонного капсюля, а резонансная частота находится в диапазоне звуковых колебаний за счет подбора емкостных элементов схемы.

Другой низкочастотный LC-генератор, выполненный по каскодной схеме, показан на рис. 11.17 [Р 1/88-51]. В качестве индуктивности можно воспользоваться универсальной или стирающей головками от магнитофонов, обмотками дросселей или трансформаторов.

RC-генератор (рис. 11.18) реализован на полевых транзисторах [Рл 10/96-27]. Подобная схема используется обычно при построении высокостабильных LC-генераторов. Генерация возникает уже при напряжении питания, превышающем 1 В. При изменении напряжения с 2 до 10 6 частота генерации понижается с 1,1 кГц до 660 Гц, а потребляемый ток увеличивается, соответственно, с 4 до 11 мА. Импульсы частотой от единиц Гц до 70 кГц и выше могут быть получены изменением емкости конденсатора С1 (от 150 пФ до 10 мкФ) и сопротивления резистора R2.

Представленные выше звуковые генераторы могут быть использованы в качестве экономичных индикаторов состояния (включено/выключено) узлов и блоков радиоэлектронной аппаратуры, в частности, светоизлучающих диодов, для замены или дублирования световой индикации, для аварийной и тревожной индикации и т.д.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год