Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Tee 9V akutoitega funktsioonigeneraator

 

Sageli on süntees-DIY veaotsingul ja / või ahela katsetamisel erinev sageduse ja amplituudiga signaaliallikas just see, mida peate ahela käitumise katsetamiseks. Kui signaali allikal on mitmesugused lainekujud, siis see töötab rohkem stsenaariume.

See artikkel tutvustab 9V akutoitega funktsioonigeneraatorit, mis väljendab siinuse, ruudu ja kolmnurga lainekuju. Sagedus on reguleeritav alates umbes 20 Hz kuni umbes 11 KHz ja väljundit võib varieerida vahemikus 0 kuni 3V, tipp kuni tipp.

Säilitasin väljundi taset selles vahemikus, kuna vooluahelat kasutatakse põhiliselt virtuaalse +/- 4,5 V toiteallikaga ja ma tahtsin, et seade jätkaks 9V aku tühjenemist võimalikult kaua. Skeem tühjendab umbes 11 mA, kui seda kasutatakse skemaatilises näidatud LED-is.

Kui aga ostate toitelüliti, millel on ilmne passiivne olekutähis, võite LED-i välja jätta ja vooluahela joonistada umbes 9mA. Mõlemal juhul võite loota 9V leelispatarei heale elueale.

Signaali saab sisestada arendatava VCF või VCA ahela sisendisse või mikserit või võimendi sisendit, mida soovite testida. Kuna see on akutoitel, võite jätta ühe tööriistakastis.

Siin on ringkonnakoht.

 

Esmalt vähe majapidamisteavet: Minu skeemides kasutatakse selles kirjas tähistatud ringi nii sisekülje kui ka ekstra-lehe ühenduste näitamiseks. Mõtle kõik ringid samade tähtedega, mis on omavahel ühendatud (isegi mitme lehekülje skeemil). Kui ma näitan kõiki neid punkte, mis voolavad tagasi toiteallikasse, oleks skemaatiline lugemine väga raske. Xn või muu märgiga (nt TRI, OUT, X1) märgistatud lülituspunktid ühendavad vooluahela paneeli komponentidega. Näete neid nimesid uuesti, kui vaatate paneeli juhtmestikku. Ma kasutan kõigi kondensaatorite sirget ja kõverat kondensaatori sümbolit. Kui kondensaator on polariseeritud, lisan ma kondensaatori sümboli sirge joone kõrvale (pluss) sümboli (nt C1, C3).

Vaatame, kuidas see ringkond töötab. Alustame lihtsa akutoitega. Jaotame aku pinge kahe 4.7K takistiga: R1 ja R3. Seadme virtuaalne maandus tuleneb kahe takisti ristmikust. Parim viis selle mõistmiseks on pakkumise pakkumine pluss 4,5V aku positiivsest klemmist, millest on lahutatud 4,5V aku negatiivsest klemmist, ja virtuaalne maandus takisti R1 ja R3 ristmikust. 220uF alumiiniumelektrolüütilisi kondensaatoreid C1 ja C3 kasutatakse laengu reservuaaridena varustuse kahe poole jaoks. Punktid BP (aku positiivsed) ja BN (aku negatiivsed) näitavad vooluühendusi kogu skemaatiliselt. Ka kaks punkti, mis on märgistatud BP-ga ja BN-ga, on PC-plaadi sõõriketiketid, millele on pärast S1-ga lülitamist aku võimsus rakendatud.

LED-ile või mitte LED-ile, see on küsimus. Samal ajal kui LEDid imevad, ei unusta seadme välja lülitada. Valik on sinu. Kasutage lülitit, millel on kena “sisselülitatud” olekunäidik ja pidage meeles, et lülitage toide välja - või kasutage LED-i rõõmsat sära, et tuletada teile meelde, et seade on sisse lülitatud ja kasutab veidi rohkem praegust, kuid pidage meeles, et see välja lülitatakse.

Niisiis, kui kasutate LED1-d, siis see lihtsalt süttib, kuna seade on sisse lülitatud, kui see on eelnevalt kallutatud. Kasutage suure efektiivsusega LED-i, sest see ei saa palju voolu, kuid näete seda kindlasti. Kui soovite, et LED1 oleks heledam (ja aku sureb varem), vähendage R2 väärtust, näiteks 2K või 1,5K.

Me kasutame U1-A (¼ TL074 Quad Op Amp) integraatorina ja U1-B (¼ TL074 Quad Op Amp) võrdlejatena. Koos moodustavad nad funktsiooni generaatori ostsillaatori südame. Toite sisselülitamisel on U1-B (meie võrdlus) väljund alati kas küllastunud või madal. Me leiame, et see aktiveeris küllastunud madalat, kui arutame selle toimimist. Toite sisselülitamisel on meie integraatorina (U1-A) kasutatava op-väljundi väljund maapinnal, kuid hakkab kohe U1-B väljundi mõjul kõrgele tõusma. U1-B madala väljundvõimsus tagastatakse tagasi mitte-pöörlevale sisendile läbi seostatud 62K takisti R5 ja R6. R5 / R6 ristmiku ja maapinna vahele on ühendatud kaks 1N914 dioodi. D1 katood on ühendatud R5 / R6 ristmikuga ja D2 anood on ühendatud R5 / R6 ristmikuga. Dioodide teised otsad on ühendatud vooluahela virtuaalse maapinnaga (me ütleme lihtsalt maapinnale nüüdsest peale).

Mis on dioodid D1 ja D2? Nad juhivad pinget R5 / R6 ristmikul nii, et kui U1-B väljund muutub positiivsest küllastumisest negatiivseks küllastumiseks, muutub R5 / R6 ristmiku pinge üle dioodi langusest maapinnast (umbes + 600mV) ettepoole diood langeb alla maapinna (umbes -600mV).

Me teeme seda nii, et integraatorile tagastatud pinge on mõlemas suunas sama suur. Põhjus, miks me ei kasuta ainult U1-B väljundit, on see, et selle positiivsed ja negatiivsed küllastamispinged ei ole päris ühesugused. Kuna integraatorile trahvi ja jäme sageduse juhtseadiste ja R10 kaudu edastatav vool sõltub võrdleva sektsiooni väljuva pinge suurusest, on oluline, et pinge oleks positiivne ja negatiivne suund sama või kui integraatori kolmnurklaine -kuju kannatab halva külg-külje sümmeetria tõttu. Kolmnurga väljanägemise asemel tundub laine vilt (rohkem saetera või kaldtee laine).

U1-B väljundi madal algtasem annab tulemuseks voolu, mis voolab integraatori U1-A tihvti 2 (62K takisti R10, 100K jämeda poti R9 ja 100K trahvi poti R4) inverteerivast sisendist -600mV pinge suunas R5 / R6 / D1-k / D2-a ristmikul.

Vastuseks lööb integraatori (U1-A tihvt 1) väljund üles, kuni komparaatorisse U1-B mittekonverteeruv sisend 180K takisti R7 kaudu voolav vool ületab voolu, mis voolab R5 / R6 / D1 -600mV taseme suunas -k / D2-a ristmik 62K takisti R5 kaudu.

Kui U1-A rampide väljund on piisavalt kõrge (umbes + 1,7 V), lülitub komparaatori U1-B väljund positiivsele küllastusele. Nüüd on R5 / R6 / D1-k / D2-a ristmiku tase + 600mV ja vool voolab U1-A ümberpööramissisendi kaudu R4, R9 ja R10 kaudu. Integraatori kaldteede väljund on madal, kuni selle pinge on piisavalt madal (umbes -1,7 V), et tõmmata piisavalt voolu läbi R7, et ületada vool, mis voolab läbi R5 R5 / R6 / D1-k / D2-a + 600 mV tasemelt ristmikul. Tol ajal saab komparaatori väljund kiiresti negatiivseks küllastumiseks ja protsess jätkub, mille tulemuseks on kolmnurklaine võnkumine integraatori U1-A väljundis ja ruudu laine võnkumine komparaatori U1-B väljundis.

100K jämeda sagedusega potentsiomeetrit R9 kasutatakse reguleeritava pinge jagajana pinge taseme reguleerimiseks, mis põhjustab voolu voolu R10-sse või sellest välja ja seejärel integraatori inverteerivasse sisendisse või sealt välja. Kui R9 klaasipuhasti reguleeritakse R4 suunas, näeb integraatori sisend rohkem pinge (seega voolu) ja sagedus läheb kõrgemaks. Kui R9 klaasipuhasti reguleeritakse R13 suunas, näeb integraatori sisend vähem pinget (seega voolu) ja sagedus on madalam. Takisti R13 (3K) seab piirväärtuse, kui madalale pingele saab reguleerida, ning põhjustab integraatori korraliku kaldumise, kui potentsiomeeter R9 on täielikult reguleeritud.

100K Fine Frequency control (R4) võimaldab lihtsalt rohkem või vähem voolu integreerija sektsiooni väljundi ja komparaatori inverteeriva sisendi vahel. See on vabatahtlik ja seda saab kõrvaldada, kui te ei vaja trahvi sageduse juhtimist. Kui R4 ei kasutata, ühendage lihtsalt punkt X1 potentsiomeetri R9 resistiivse elemendi ülaosaga.

Lülitit S2 kasutatakse suurema kondensaatori (C2. 0022uF) ühendamiseks paralleelselt C4-ga (100 pF), et muuta ostsillaatori vahemikku kõrge (S2 avatud) madalale (S2 suletud). Kui integraatoris kasutatakse suuremat kondensaatorit, muutub rambi kiirus madalamaks. Kui S2 on avatud, on funktsioonigeneraatori sagedusvahemik umbes 400 Hz kuni 10 KHz. Kui S2 on suletud ja C2 on paralleelselt C4-ga, alandatakse sagedusvahemikku umbes 16 Hz kuni 590 Hz-ni.

U1-A väljundis (ahelapunkt TRI) näeme kena kolmnurkse lainekuju, mis võnkub ümber seadme virtuaalse maapinna, mille amplituud on umbes 3 V, tipp-tipp. Võtame U1-B väljundil ilmuva ruudu laine ja vähendame selle amplituudi umbes 4V piigi tippeni, säilitades samal ajal madala impedantsi allika, kasutades U1-C, et rakendada murdosa inverteeriva võimenduse (circuit point SQR). 22pF keraamiline kondensaator takisti R15 on olemas selleks, et vähendada kerget tõusvat serva rõngast, mis ilmub U1-C väljundil ilma selleta.

Kontuuri lihtsustamiseks ja väiksema voolutarbimise vähendamiseks võite soovi korral kõrvaldada siinuslaine funktsionaalsuse. Lihtsalt eemaldage LM13700 ja sellega seotud komponendid ning muutke väljundlaine valiku lülitamist, et valida ainult ruudu või kolmnurga lainete vahel. Kasutate ka ühte vähem SPDT-lülitit.

Kuid ma leian, et siinus on hädapildistamiseks kasulik, mistõttu lisasin selle. Kolmnurga muutmiseks siinuse ligikaudseks lähendamiseks liigutame U2-A LM13700 Dual Transconductance Op Amp mitte-inverteeriva sisendi, et ära kasutada selle mittelineaarset moonutust. See moonutus kipub kolmnurga lainekuju üla- ja alaosa kõverama sissepoole, andes sellele sinusoidse välimuse. Kolmnurklaine edastatakse U1-A väljundist U2-A mitte-inverteerivasse sisendisse (tihvt 3) 100K kärpimispoti R16 kaudu.Trim potti R16 kasutatakse U2-A mitte-inverteeriva sisendi signaali amplituudi reguleerimiseks.

Me juhime sihilikult sisendit, nii et R16 reguleerib signaali läbikukkumise suurust. Liiga vähe ja signaal on kolmnurkne; liiga palju ja signaal näeb ülevalt ja alt üles liiga lame.

Teil on võimalik näha (ja kuulda), kui see on õige. 100K trimmipotti R24 kasutatakse reguleeritava diagonaalse voolu rakendamiseks mitte-pöörlevale sisendile 200K takisti R19 kaudu. Seega kasutatakse trimmerit R24 sinine lainekuju ülemise ja alumise sümmeetria reguleerimiseks. 100K trimmipotti R17 kasutatakse biasignaali rakendamiseks trans-konduktiivsusele op amp U2-A ja seega kontrollitakse siinuslaine kuju amplituudi. Väljundi puhverdamiseks kasutame LM13700 kiibil olevat darlingtoni puhvrit.

Takistid R22 (220K) ja R23 (680K) kallutavad U2-A väljundit nii, et siinus võnkuks ümber seadme virtuaalse maapinna. Takistus R18 (10K) teisendab voolu U2-A tihvtist 8 pingeks. SIN-lülituspunkt pärineb U2-A-tihvtist 8. U2 (U2-B) teist poolt selles ahelas ei kasutata.

SQR-, TRI- ja SIN-lülituspunktid lülitatakse läbi S3 (SPDT-lüliti) ja S2 (SPDT-lüliti) ning langevad üle R11 (100K potentsiomeeter), mida kasutatakse reguleeritava pinge jagajana. Valitud lainekuju osa, mis on eemaldatud R11 klaasipuhastist, rakendatakse U1-D pöörlevale sisendile 10K takisti R12 kaudu. U1-D 12K tagasiside takistab selle väärtust 1,2, mis annab igale lainekujule veidi võimendust. See skeem annab taseme reguleeritud valitud lainekuju U1-D madala impedantsi väljundist.

Kondensaatorid C6 kuni C9 on keraamilised keraamilised korgid, mis tuleks paigutada ahelate konstrueerimise ajal mõlema IC (U1 ja U2) jõuastmete lähedale.

Siin on komponentide nimekiri. Kõik korgid peavad olema 16V või kõrgemad. Loetlen RadioShacki kohtuasja ja perflaadi, mis peaks projekti kenasti sobima.

Akutoitega sinine, ruut ja kolmnurga lainefunktsioonide generaatori projektide nimekiri

Selle ahela saab hõlpsasti ehitada väikese eksperimenteerijaplaadi või PC-plaadiga. Järgmistel kuudel otsige seda projekti MFOSi veebilehel. Me pakume sellele projektile professionaalselt valmistatud PC-plaati ja osade komplekti.

Kogus. Kirjeldus Väärtus Kujundajad
1 LM13700N Dual Transconductance Op Amp LM13700N U2
1 TL074CN Quad Op Amp TL074CN U1
2 1N914 Sw. Diood 1N914 D1, D2
1 Üldotstarbeline LED LED LED1
3 Lineaarsed potentsiomeetrid 100K R4, R9, R11
4 Takisti 1/4 W 5% 10K R12, R15, R18, R20
1 Takisti 1/4 W 5% 12K R8
1 Takisti 1/4 W 5% 180K R7
1 Takisti 1/4 W 5% 1K R21
1 Takisti 1/4 W 5% 200K R19
1 Takisti 1/4 W 5% 20K R14
1 Takisti 1/4 W 5% 220K R22
2 Takisti 1/4 W 5% 3K R2, R13
2 Takisti 1/4 W 5% 4.7K R1, R3
3 Takisti 1/4 W 5% 62K R5, R6, R10
1 Takisti 1/4 W 5% 680K R23
3 Trim Pot (Bourns 3296W või samaväärne) 100K R16, R17, R24
1 Kondensaatori keraamika .002uF C2
4 Kondensaatori keraamika .1kF C6, C7, C8, C9
1 Kondensaatori keraamika 100pF C4
1 Kondensaatori keraamika 22tk C5
2 Kondensaator elektrolüütiline 220tF C1, C3
2 SPDT-lüliti SPDT S3, S4
2 Lülitage SPST SPST S1, S2
2 Banana Jack Banana Jack J1, J2
1 Aku 9V aku B1
1 Raadiokabiini projekti ümbris (6x4x2) Kass #: 270-1806  
1 Raadiokabiini PC-plaat 780 auguga Kass #: 276-168  
1 Raadiosaatja 9V Snap ühendused Cat #: 270-324  
1 25 ′ rull on 22 AWG kiiluga traat 25 jalga  
3 Potentsiomeetri nupud Potentsiomeetrite nupud  

Noh, seal on see, lihtne, kuid kasulik 9V akutoitega funktsioonigeneraator, mis on aeg-ajalt mugav. See oleks suurepärane kingitus ühelegi teie elektroonika entusiastile. Järgmisel osamakse esitan ehituse üksikasjad, sealhulgas arvuti paigutused ja esipaneeli juhtmestik.

Samal ajal: pidage kujutlusvõimet, pidage leiutamist, jääge geniaalne!

Ray Wilson on autor: Make: Analog Synthesizers ja hull mees väga populaarse muusika taga Outer Space veebisaidilt.

Osa

Jätnud Kommentaari