K přístrojům, které by neměly chybět v dílně elektrotechnika, patří i generátor základních průběhů signálu. Mezi nejčastěji používané průběhy patří harmonický (sinusový) a obdélníkový signál. Při troše šikovnosti si lze jednoduchý generátor těchto průběhů snadno vyrobit.
Popisované zařízení není složité a snadno je zvládne i začátečník. Ale pozor! Uvedená konstrukce je napájená ze sítě 230 V. Je proto nutné mít odpovídající kvalifikaci pro práci s takovým napětím nebo práci s oživením zařízení a jeho dokončením přenechat někomu zkušenějšímu!
| Napájecí napětí: | 230 V |
| Rozsah výstupního kmitočtu: | 20 Hz až 140 kHz |
| Počet rozsahů: | 4 |
| Výstupní signál: | sinus 0 až 1 Vef, plynule nastavitelný |
| obdélník 5 V a 3,5 V |
Generátor harmonického signálu je možné postavit na různých obvodových zapojeních. Často se využívají zapojení s Wienovým nebo přemostěným T článkem. Pro nf rozsah výstupního kmitočtu se velmi osvědčil generátor se 2 fázovacími články a 4 operačními zesilovači. Můžete na něj narazit na mnoha internetových stránkách i v naší literatuře. Zapojení, které se objevuje v mírných obměnách, je staré již přes 30 let. Jeho výhodou je spolehlivá a stabilní funkce a velmi nízké zkreslení výstupního signálu.
Obrázek základní části schéma zapojení generátoru jsem převzal z [1], kde najdete i bližší popis:
Na obrázku byly pouze vypuštěny blokovací kondenzátory napájecího napětí a kondenzátory C1 a C2 jsou v generátoru doplněny ještě o čtvrtý rozsah přidáním kapacity 680 pF. Ve stručnosti je možné uvést:
Převzaté základní zapojení bylo doplněno o obvody napájení, nastavení velikosti výstupní úrovně signálu a převodníku pro výstup obdélníkového signálu.
Na následujícím obrázku je kompletní schéma generátoru.
Napájení +/- 12 V pomocí dvoucestně usměrněného napětí a stabilizátorů U3 a U4 je téměř "katalogové" zapojení. Navíc je zde přidána dioda D6, protože některé stabilizátory záporného napětí mohou mít při souměrném napájení ve výjimečných případech problém se startem.
Na výstupu generátoru je velmi jednoduchý obvod pro nastavení výstupní úrovně signálu. Cenou za jednoduchost je nestejný výstupní odpor generátoru pro různé úrovně, ale u takto jednoduchého zařízení by to nemělo představovat výrazný problém.
Obdélníkový signál je vytvořen pomocí komparátoru U5. Ten přepíná svůj výstup při průchodu signálu na výstupu OZ3 nulou. Aby byl výstup stabilní, je ve zpětné vazbě zavedena malá hystereze pro zpracování pomalých vstupních signálů.
Jako volitelná část je na desce generátoru připraveno rozhraní pro přímé připojení modulu čítače. Na konektoru CN4 je vyveden obdélníkový signál pro čítač i s napájením 5V (přes R15 a D5).
Optimální je použití čítače s LCD modulem, který je uveřejněn na těchto stránkách.
Převážná část součástek je umístěna na jedné jednostranné desce plošného spoje, jehož motiv je zde k dispozici. Stačí si obrázek vytisknout v rozlišení 600 dpi. Rozměr je 80 x 90 mm.
Zde je seznam součástek a rozmístění klasických součástek na desce plošného spoje...
Součástky Pr1, C1, C2, R5, R6 a P1 nejsou umístěny na desce. Po přišroubování přepínače a potenciometru na přední panel, jsou tyto součástky napájeny přímo na jejich vývody. Vodiče mezi deskou plošného spoje a součástkami na předním panelu by měly být co nejkratší. Podobně je to i s P4, Pr2 a R22 až R24.
Pokud nepožadujete u generátoru zobrazení nastaveného kmitočtu, není nutné osazovat CN4, D5 a R15.
Jestliže vás nezajímá ani výstup obdélníkového signálu, pak vynechejte i U5 a R16 až R21.
Generátor je jednoduchý, jeho stavbu by měl zvládnout i začátečník.
Pro první pokusy a měření v oblasti nf a číslicové techniky bude určitě užitečným pomocníkem.
[1] Belza J.: Operační zesilovače pro obyčejné smrtelníky, BEN Praha 2004