Generátor obdélníkového signálu do 32 MHz

Zajímáte-li se o číslicovou (digitální) techniku, může se vám do dílny hodit generátor obdélníkového signálu s nastavitelnou frekvencí a amplitudou.

Popsané zapojení patří mezi jednoduché konstrukce. Nejde však o podrobný návod, budete muset zapojit vlastní technické schopnosti a upravit si konstrukci podle sebe.

Parametry generátoru

Schéma zapojení

Na následujícím obrázku je kompletní schéma generátoru.

Schéma je rozdělené čárkovanou čárou na 5 částí. Každou část můžete vyrobit nebo upravit různým způsobem. Pro generátor není navržený plošný spoj, součástky je možné umístit na univerzální plošný spoj nebo částečně poskládat zařízení z hotových modulů.

Nejdůležitější částí je vlastní generátor využívající obvod LTC1799 firmy Linear Technology. Jde o generátor obdélníkového signálu, jehož frekvence se nastavuje externím rezistorem připojeným na vývod 3. Sériově zapojené rezistory R1 až R3 dovolují přeladit interní oscilátor v rozsahu přibližně od 1 MHz asi do 32 MHz. Pomocí R2 se nastavuje frekvence hrubě, jemné doladění je pak možné díky R1. V obvodu LTC1799 jsou integrovány děličky 10 a 100. Jestli je na výstupu přímý signál z oscilátoru, nebo je frekvence dělená 10 či 100, určuje zapojení vstupu 4. Vstup může být připojený na GND, +Vcc nebo ponechán nezapojený.

Modul generátoru je možné postavit na vhodné univerzální destičce nebo jej zakoupit hotový. V současnosti lze sehnat oživený osazený modul, který místo potenciometrů obsahuje trimry. Po jejich nahrazení za potenciometry můžete mít snadno vyrobený základ generátoru.

Na výstup generátoru je připojené 1 logické hradlo invertoru U2. Jeho úkolem je:

• Posílit relativně slabý výstup z LTC1799.
• Zajistit převod vstupní úrovně signálu na širší proměnný rozsah. Výstupní napěťová úroveň je dána napájecím napětím hradla.
• Chránit relativně drahý obvod LTC1799. Pokud na výstup generátoru připojíte něco, co jeho výstup zničí, výměna hradla za pár korun vás nebude tolik mrzet.

Hradlo je možné opět osadit na kousek univerzálního plošného spoje. Asi nejvýhodnější bude, pokud těsně vedle něj současně osadíte i další modul - stabilizátor jeho napájecího napětí.

V tomto případě se nemusíte držet uvedeného schéma. Můžete použít libovolný nastavitelný stabilizátor, který je tzv. Low Drop typu (s malým úbytkem napětí). Stabilizátor by měl být napájen ze zdroje +5V, aby při přepínání nebo náhodném špatném kontaktu u běžce potenciometru R8 nemohlo výstupní napětí stabilizátoru překročit 5 V. Jeho úkolem by mělo být zajistit regulovatelné napětí v rozsahu 2,5 až 5 V. V uvedeném zapojení je možnost přepnout amplitudu výstupního signálu pevně na 3,3 V nebo ji nastavovat pomocí R8 v rozsahu 2,5 až 5 V. Volba se provádí přepínačem SW2.

Čtvrtým funkčním blokem je obvod zajišťující napájecí napětí +5V. Opět není nutné použít uvedené zapojení, které stabilizuje napájecí napětí přivedené do přístroje na hodnotu 5 V. Mohli byste klidně použít nějaký hotový malý modul měniče např. ze dvou baterií AA na +5 V a celý přístroj postavit jako bateriový.

Poslední část není funkční blok, jde pouze o naznačení, kam připojit modul čítače. Mohli byste např. použít tento modul, který byl použit i na vzorku na horním obrázku.

Konstrukce generátoru

Jak již bylo napsáno, pro generátor nebyl navržen speciální plošný spoj. Obvody jsou velmi jednoduché a je možné je osadit na kousek odstříhnutého plošného spoje s univerzálním motivem. Navíc je možné pro některé části použít již hotové sestavené moduly.

Vlastní konstrukce se bude odvíjet od mechanického uspořádání vaší verze. Malé plošné spoje s moduly stačí připájet přímo na potenciometry nebo přepínače. Inspirovat se můžete fotografií vnitřku přístroje, který byl vestavěn do plastové krabičky KP07. U dostupného kusu chybělo jedno čelo, proto bylo nahrazeno kusem vyříznutým z cuprextitu.

Postup stavby a oživení

1. Vyberte vhodnou krabičku, na jejíž panel umístíte pohodlně všechny ovládací prvky a případně se vám do ní vleze zdroj (např. baterie, kterou byste použili).
2. Pečlivě zvažte rozvržení prvků na panelu s ohledem na ovládání a případné vzdálenosti mezi moduly tak, aby se signály netahaly dlouhými vodiči.
3. Krabičku zpracujte mechanicky a upevněte všechny ovládací prvky i s případným čítačem. Nejlepší bude definitivně dodělat i finální popis panelu přístroje.
4. Jednotlivé části (moduly) připájejte přímo na nožičky potenciometrů nebo přepínačů. Pro propojování signálů používejte co nejkratší vodiče.
5. Při stavbě doporučiji postupovat po částech a každý zapojovaný modul otestovat samostatně.
6. Po závěrečném testu zbývá krabičku uzavřít a kochat se novým výrobkem :-)

Použití generátoru

Použití generátoru je velmi jednoduché. Nejprve pomocí SW2 a případně R8 zvolíme jakou amplitudu signálu budeme používat. Pak již jenom pomocí SW1, a R2 či R1 volíme potřebnou frekvenci, kterou kontrolujeme na připojeném čítači.

Závěr

Pracujete-li s logickými obvody, může být pro vás popsaný generátor velmi užitečné zařízení. Jde o jednoduchou konstrukci s možností vlastních úprav a využívání toho, "co dům dal" či "co zrovna seženu".

Použitá literatura