FALOMIERZ GENERATOR. EDW 7-1996, ELEKTRONIKA
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->Do czego to służy?Generatory małej częstotliwości sąwykorzystywane do sprawdzania stopnim.cz., przeróżnych odbiorników (radio−wych, telewizyjnych, gramofonów itp.),zdejmowania charakterystyki amplitudo−wo−częstotliwościowejwymienionychukładów, jak również filtrów. Często pod−czas napraw układów zawierającychwzmacniacze m.cz., czy przy sprawdza−niu układu w warunkach domowych,przykładamy palec lub wkrętak do we−jścia wzmacniacza i jeżeli w głośniku sły−szymy głośny brum możemy uznać, żewzmacniacz pracuje prawidłowo. Znacz−nie lepszym sposobem testowania możebyćużycie generatora m.cz. − testera,którego częstotliwość podstawowa wy−nosi około 1kHz, a jego częstotliwościharmoniczne występują w zakresie w.cz.do kilkudziesięciu MHz.Generator m.cz. − próbnikJak to działa?Do wytwarzania sygnału małej częs−totliwości służą różne generatory, w któ−rych zastosowano dodatnie sprzężeniezwrotne (jeden z warunków wzbudzaniadrgań). Jednym z takich układów jest ge−nerator, którego schemat elektrycznyjest przedstawiony narysunku 1.Urzą−dzenie to jest prostym multiwibratorem,zestawionym z dwóch tranzystorów kom−plementarnych npn−pnp połączonychgalwanicznie.Elementemdodatniegosprzężenia zwrotnego decydującym w zde−cydowany sposób o częstotliwości drgańukładu jest kondensator C1. RezystorR3 jest obciążeniem układu i jego rezys−tancja została dobrana pod kątem znor−malizowanej impedancji wielu układóww.cz. (75W ). Dzielnik rezystorowy R1 R2służy do ustawienia odpowiedniego pun−ktu pracy pary tranzystorów, przy którymukład wytwarza maksymalną amplitudędrgań elektrycznych (niegasnących).Częstotliwość sygnału wyjściowegomożna wyznaczyć ze wzoru:f=33/C1,gdzie: f w kHz, a C1 w nFŁatwo zauważyć, że przy pojemnościkondensatora C1= 330nF częstotliwośćwyjściowa będzie zbliżona do 100Hz, zaśprzy obniżeniu pojemności do 1,5nF częs−totliwość w układzie modelowym wynosiła16kHz. W tym drugim przypadku po dołą−czeniu do wyjścia przetwornika piezo−elektrycznego układ może służyć do od−straszania komarów. Oczywiście przy2106Rys. 1. Schemat ideowy generatora m.cz.jeszcze większym obniżeniu pojemnościkondensatora sprzęgającego zaczynaw coraz większym stopniu decydowaćpojemność początkowa układu oraz pojem−ność montażowa. Maksymalna częstotli−wość, jaką udało się uzyskać w tym ukła−dzie to około 140kHz (C1=68pF).zwory i przecięcia w płytce uniwersalnejnależy zaprojektować samodzielnie napodstawie schematu ideowego.Układ po zmontowaniu nie wymagażadnych dodatkowych regulacji i jest go−towy do użycia. Mając do dyspozycji os−cyloskop można spróbować skorygowaćdzielnik rezystorowy R2 R1 pod kątemmaksymalnej amplitudy sygnału wyjścio−wego. Oczywiście, jeżeli nie dysponuje−my oscyloskopem oraz miernikiem częs−totliwości, to poprawność pracy układumożemy sprawdzić poprzez dołączeniedo wyjścia dowolnej słuchawki dyna−micznej (nawet telefonicznej) lub prze−twornika piezoelektrycznego.Andrzej JaneczekMontaż i uruchomienieUkład modelowy został zmontowanyna uniwersalnej płytce drukowanej i jestzasilany z baterii 1,5V typu R6. Zewzględu na swoją prostotę i niewielkąliczbę elementów składowych, ten gene−rator − próbnik można zmontować łącz−nie z baterią zasilającą w obudowie plas−tikowej po zużytym grubym flamastrze.Zamiast końcówki flamastra można za−montować odcinek drutu mosiężnego,który należy połączyć z wyjściem ukła−du. Masę układu można wyprowadzićpoprzez przewód izolowany (linkę) za−kończony zaciskiem krokodylkowym.Nie należy zapomnieć o wyłączniku za−silania, bo choć pobór prądu jest niewiel−ki, to jednak odłączenie zasilania jestwskazane. Pomocą w montażu możebyćrysunek 2,przedstawiający sposóbrozmieszczenia elementów. NiezbędneWYKAZ ELEMENTÓWRezystoryR1: 18kWR2: 33kWR3: 75WKondensatoryC1, C2: 33nFPółprzewodnikiT1: BC547 itpT2: BC557 itpRys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.Komplet podzespołów z płytkąjest dostępny w sieci handlowejAVT jako "kit szkolny" AVT−2106.44ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/96Generator w.cz. − próbnik2105Właściwości·prosta konstrukcja·łatwy montaż·możliwość generowaniasygnałów w zakresie odkilkuset kHz do kilku MHzDo czego to służy?Generator w.cz. służy do wytworzeniasygnału przemiennego w zakresie kilku−dziesięciu kHz do kilkudziesięciu, a na−wet kilkuset MHz. Sygnał taki jest częstopotrzebny do sprawdzania wzmacniaczywielkiej częstotliwości − przez podaniena wejście i kontrolę sygnału wyjściowe−go. Generator w.cz. wchodzi w składkażdego urządzenia odbiorczego oraznadawczego. Przedstawiony poniżejukład może mieć wszechstronne zasto−sowanie, a poprzez wymianę cewki mo−że pracować w szerokim zakresie częs−totliwości jako generator fali sinusoidal−nej. W połączeniu z opisanym poprzed−nio generatorem m.cz. (kit AVT−2106)może służyć jako generator sygnałuzmodulowanego.Jak to działa?Każdy generator w.cz., niezależnieod sposobu wykonania, jest bardziejskomplikowany od generatora m.cz.choćby ze względu na konieczność za−stosowania obwodu LC. Obwód rezo−nansowy składający się z cewki i kon−densatora jest elementem filtrującym de−cydującym o częstotliwości drgań ukła−du. Przedstawiony narysunku 1 układgeneratora w.cz. o rzadko spotyka−nej konstrukcji ma wiele zalet. Do nie−wątpliwie korzystnej właściwości na−leży brak biernych elementów dodat−niego sprzężenia zwrotnego. Nastę−puje ono w obwodach emiterowychtranzystorów T1 T2. Poza dwomatranzystorami sprzężonymi galwa−nicznie i obwodem rezonansowym(który jest w prawie każdym genera−torze w.cz.) znajduje się jeszcze tylkojeden rezystor ustalający punkt pracyukładu.Częstotliwość sygnału wyjściowegozależy od parametrów elementów LCzgodnie z wzorem:f=159.200,L⋅Cgdzie:f w kHz, L w µH, C w pF.Jeżeli w układzie zastosujemy kon−densator o zmiennej pojemności np. ob−rotowy pochodzący z odbiornika radio−wego, uzyskamy generator o zmiennejczęstotliwośći, czyli bardziej użytecznyw praktyce.Chcąc uzyskać generator o częstot−liwośći pośredniej 465kHz należy użyćfiltr typu 7x7 lub 12x12 o takiej właśnieczęstotliwości stosowany w radiood−biorniku, oraz współpracujący z nimkondensator.Montaż i uruchomienieUkładmodelowywypróbowanow dwóch wersjach. W pierwszym przy−padku − generatorze 465kHz (rys.1)użyto cewki filtru p.cz. AM typu 7x7o oznaczeniu 127. W danych katalo−gowych jest podane, że indukcyjnośćuzwojenia pierwotnego wynosi 17,3µH(34 zwoje DNE 0,1). Uzwojenie wtórneRys. 1. Schemat ideowy generatora w.cz., wersja 465kHz.Rys. 2. Schemat ideowy generatora w.cz., wersja 3...7MHz.ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/9645WYKAZ ELEMENTÓWwersja 465kHzRezystoryR1: 1kWKondensatoryC1: 10nF (lub o mniejszejwartości − patrz tekst)PółprzewodnikiT1, T2: BC557 itp.RóżneF: filtr 7x7 − 127 (lub o innejindukcyjności według potrzeb)Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.wersja 3...7MHzRezystoryR1: 1kWKondensatoryCT: kondensator zmienny KOD 1PółprzewodnikiT1, T2: BC557 itp.RóżneL: cewka wg opisuGN: gniazdo "mini jack" z wtyczkączęstotliwości z generatora m.cz. (np.kit AVT−2106).Układy zmontowano na płytce uni−wersalnej AVT−2060.Rysunek 3będziepomocny przy samodzielnym montażu.We własnym zakresie należy rozpla−nować rozmieszczenie zwór i przecięćścieżek płytki drukowanej, kierując sięschematem ideowym.Andrzej JaneczekKomplet podzespołów z płytkąw wersji 465kHz jest dostępnyw sieci handlowej AVT jako"kit szkolny" AVT−2105.zawiera 4 zwoje takiego samego prze−wodu nawiniętego na uzwojeniu pierwot−nym. Zestrojenie układu polega na usta−wieniu rdzenia w filtrze w taki sposób,aby na wyjściu uzyskać wymaganą częs−totliwość wyjściową. Jednym z zastoso−wań tego układu może być generator dodemodulacji sygnałów jednowstęgowychtzw BFO. Wyjście tego układu możnazbliżyć do diody detektora AM z odbior−nika radiofonicznego z zakresem falkrótkich, aby uzyskać demodulację syg−nałów jednowstęgowych (SSB) lub tele−graficznych (CW). Oczywiście, jednym zwarunków jest dostrojenie generatora nanajbardziej czytelny sygnał fonicznybądź telegraficzny. Przy zmniejszeniupojemności kondensatora do 100pFmożna bez trudu uzyskać sygnał o czę−stotliwości wyjściowej około 3500kHz.W drugim przypadku (rys.2)użytokondensatora zmiennego o pojemności250pF (dwie sekcje połączone równo−legle) kondensatora zmiennego − agre−gatu AM typu KOD 1, stosowanego w ra−dioodbiornikach turystycznych. Poprzezdołączanie cewki za pośrednictwem gniaz−dka typu Jack mono można zmieniaćw prosty sposób podzakresy generato−ra. Jako cewki można stosować typowedławiki na rdzeniach ferrytowych nawija−nych drutem o większej średnicy np. DNE0,3 (większa dobroć) dolutowane do od−powiedniej wtyczki Jack. Przy użyciupopularnego dławika o indukcyjności 10µHmożna bez problemu uzyskać częstotli−wość wyjściową w przedziale 3...7MHz.Dodatkową zaletą takiego rozwiązaniajest wyeliminowanie konieczności stoso−wania wyłącznika zasilania − wystarczy wy−jąć cewkę z gniazdka, aby wyłączyć układ.Chcąc uzyskać generator o modula−cji amplitudy (AM) należy do emiterówtranzystorów podłączyć sygnał małejERRAREHUMANUMESTW Elektronice dla Wszystkich3/96 w artykule "Aplikacje wzma−cniaczy operacyjnych" omyłkowodwa razy wydrukowano ten samschemat (rysunki 3 i 6). Właściwyschemat (rys. 3) publikujemyobok. Prosimy w swoim egzem−plarzu EdW 3/96 na str. 11 przyrysunku 3 napisać: "patrz errataEdW 5/96 str. 46".Rys. 3. Schemat ideowyimpulsatora, wersja ztranzystorem MOSFET.46ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/96Falomierz −generatorw.cz. (TDO)Do czego to służy?TDO to skrót od nazwytrans−dip−os−cillator.Jest to bardzo użyteczny przy−rząd w pracowni elektronika−radioama−tora. Umożliwia on w pozycji falomierzapomiar z pewnym przybliżeniem częstot−liwości sygnału w.cz., zaś w pozycji ge−neratora jest źródłem niemodulowanegosygnału w.cz. Po dołączeniu posiadane−go multimetru − wskaźnika generowane−go napięcia w.cz. − TDO pozwala okreś−lić częstotliwość rezonansową obwoduLC. Przyrząd może być używany przykonstruowaniu radioodbiornika czy na−dajnika, a także wszędzie tam, gdzie wy−stępują cewki w zakresie częstotliwości1...30MHz. Pomimo prostoty, urządze−nie może zastąpić kilka drogich przyrzą−dów pomiarowych. Dokładność pomia−rów zależy od precyzji w naniesieniuskali oraz od wprawy użytkownika.Na końcu artykułu podamy przykłado−we możliwości zastosowań tego przyrzą−du.2108Jak to działa?Schemat ideowy TDO przedstawiononarysunku 1.Uważni Czytelnicy za−uważyli, że w skład urządzenia wcho−dzą dwa opisywane już układy:− generator w.cz. (EdW 5/96)− wskaźnik napięcia w.cz. (EdW 3/96)Najważniejszym elementem TDO jeststrojony obwód rezonansowy w składktórego wchodzi wymienna nieekrano−wana cewka L umieszczona na zewnątrzobudowy oraz kondensator obrotowy Czaopatrzony w podziałkę częstotliwości.Wykorzystano tu przypadkowy konden−sator zmienny w obudowie plastikowejtypu KOD, z równolegle połączonymisekcjami, o wypadkowej pojemnośći oko−ło 250pF. W generatorza zastosowanodwa tranzystory T1 i T2 typu BF199sprzężone galwanicznie, co zapewnianieco większą częstotliwość pracy orazstabilność niż stosowane pierwotnietranzystory m.cz. Przy zastosowaniutranzystorów pnp należy zmienić kieru−nek włączenia zasilania. Przy zasilaniunapięciem wyższym niż 1,5V, należy od−powiednio zwiększyć wartość rezystoraR1. Zasadę działania układu oraz zależ−ność częstotliwości od wartości elemen−tów LC podaliśmy w EdW 5/96.Napięcie w.cz. z generatora jest pros−towane w układzie podwajacza napięciaz diodami germanowymi D1, D2 typuAAP120 i doprowadzone do gniazdekradiowych umożliwiających dołączeniemiernika analogowego (mikroamperomie−rza o zakresie 50−200µA). Oczywiściemożna dołączyć multimetr cyfrowy, leczwydaje się, że oko jest bardziej wyczulo−ne na wychylenia wskazówki niż nazmiany wskaźnika cyfrowego (być możeto tylko subiektywne odczucie autora).Celowo zrezygnowano z potencjometruna wyjściu, ponieważ wychylenie wska−zówki miernika na koło 3/4 skali możnauzyskać poprzez zmianę zakresu mierni−ka (niezależnie czy to jest zakres milam−peromierza czy woltomierza).Podczas pracy TDO (pozycja G) nie−ekranowana cewka L promieniuje ener−gię w.cz. o ustalonej częstotliwości f.Jeżeli obwód rezonansowy z cewką Lzostanie sprzęgnięty z innym obwodemo identycznej częstotliwości rezonan−sowej, wskazówka miernika wskażegwałtowny spadek wartości (tak zwany“dip”). Dzieje się tak dlatego, że przyzgodności obydwu częstotliwości bada−ny obwód pobiera część energii z ob−wodu generatora powodując zmniejsze−nie amplitudy sygnału.Jeżeli generator nie jest zasilany (po−zycja F), układ działa jako falomierz ab−sorpcyjny. Przy zgodności obu częstotli−wości (mierzonego obwodu LC generu−jącego energię w.cz. i obwodu z cew−ką L) wskazówka miernika będzie wska−zywała maksymalną amplitudę.Montaż i uruchomienieUkład elektryczny zmontowano bez−pośrednio sposobem przestrzennymw obudowie plastikowej, choć wskazanejest zastosowanie obudowy metalowejze wzgledu na właściwości ekranujące.Jako cewki można wykorzystać łatwodostępne dławiki w.cz., których końceprzylutowano do wyprowadzeń wtykuJack.Dla poniższych podzakresów możnazastosować dławiki o następujących in−dukcyjnościach:I − 1...3MHz: 100µHII − 3...10MHz: 10µHIII − 10...30MHz: 1µHChcąc zmniejszyć zakres częstotli−wości (zakres fal długich czy średnich),należy wybrać dławiki o większej induk−cyjności, np. 1mH, lub dołączyć do dła−wika dobrany dodatkowy kondensator.Analogicznie, aby uzyskać zakres UKF,trzeba podłączać dławiki o mniejszej in−dukcyjności, np. 0,1µH, z tym, że z za−stosowanym kondensatorem zmiennymnastępuje w skrajnym jego położeniuzrywanie drgań (za duża wartość pojem−ności). Jeżeli ktoś będzie chciał zrezyg−Rys. 1. Schemat ideowy TDO.ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/9641nować z falomierza, to można nie insta−lować wyłącznika zasilania, ponieważwyjęcie cewki z gniazdka jest równo−znaczne z wyłączeniem zasilania.W końcowej fazie montażu należyna górną część obudowy nakleić białykartonik z naniesioną podziałką i napi−sami. Do skalowania można wykorzys−tać odbiornik pokrywający wymaganyzakres częstotliwości lub lepiej − częs−tościomierz cyfrowy podłączony do wy−jścia generatora w.cz. za pomocą kon−densatora około 10pF. Na skalę możnananieść tylko jedną podziałkę i korzys−tać z tabelki przeliczeniowej sporzą−dzonej dla konkretnych dławików.WYKAZ ELEMENTÓWSonda w.cz. Skręcamy kondensatorzmienny na minimalną wartość, a w miej−sce cewki podłączamy sygnał pomiaro−wy w.cz. i odczytujemy wartość napię−cia na dołączonym multimetrze. Zasto−sowanie oraz posługiwanie się sondąbyło opisane w EdW 3/96 − str. 49.Pozycja G (generator)RezystoryR1: 1kWKondensatoryC: 10...250pF, kondensatorzmienny obrotowy typu KODC1: 10pFC2: 10nFPółprzewodnikiT1, T2: BF199 itp.D1, D2: AAP120 itp.RóżneL: 100µH, 10µH, 1µHGniazdo “mini Jack” z wtyczką (3szt.)Gniazdka radiowe (2 szt.)Obudowa plastikowaPrzykładowezastosowaniaPozycja F (falomierz)Określanie częstotliwości rezonansowejobwodu LC. Do cewki przyrządu zbliżasię cewkę badanego obwodu LC i obra−cając pokrętłem TDO aż do uzyskaniawyraźnego minimum wychylenia wska−zówki (“dip”) miernika. Mierzoną częstot−liwość odczytuje się z podziałki.Wyznaczanie częstotliwości obwodu LCgenerującego sygnał w.cz. Cewkę przy−rządu sprzęga się z badanym obwodem,na przykład z wyjściem generatora czynadajnika i, obracjąc pokrętłem TDO,dąży się do uzyskania maksymalnegowychylenia wskaźnika. Częstotliwość re−zonansową odczytuje się ze skali przy−rządu.Strojenie obwodów rezonansowych LC.Na skali TDO ustawia się żądaną war−tość częstotliwości. Cewkę przyrządusprzęga się ze strojonym obwodemi dostraja się rdzeń w cewce lub po−jemność) do momentu uzyskania naj−mniejszego wychylenia (“dip”).Określanie liczby AL nieznanego rdze−nia ferrytowego w.cz. AL to liczba zwo−jów przypadająca na 1nH. Znając liczbęzwojów oraz indukcyjność obwodu moż−na wyznaczyć liczbę AL ze wzoru:AL=Ln2[nH]Strojenie nadajnika. Cewkę przyrządusprzęga się z wyjściem antenowymsprawdzanego nadajnika. Strojenie ob−wodów nadajnika odbywa się na maksi−mum wskazań wskaźnika, oczywiścieprzy ustalonej częstotliwości. Tylko pod−czas równoważenia modulatora DSBstroimy na minimum.Generacja sygnałów w.cz. Generatormoże służyć do orientacyjnego strojeniaodbiorników. W tym celu cewkę przyrzą−du należy zbliżyć do wejścia antenowe−go sprawdzanego odbiornika i na po−działce TDO ustawić wymaganą częstot−liwość. Obwody odbiornika stroimy na ma−ksimum odbieranego sygnału. W przy−padku odbiorników AM należy dołączyćdo emiterów tranzystorów generatorm.cz. 1kHz celem uzyskania sygnałumodulowanego.Mininadajnik AM. Do emiterów tranzys−torów podłączamy wzmacniacz m.cz.z mikrofonem zaś do cewki antenęw postaci np. odcinka drutu. Zasięg na−dajnika z zastosowaniem domowegoradioodbiornika z zakresem fal śred−nich lub krótkich wynosił kilka metrów.Wskaźnik natężenia pola elektromagne−tycznego. Przyrząd umieszczamy w po−lu promieniowania anteny. W celuzwiększenia jego czułości do cewki TDOmożna przyłączyć kawałek przewodupełniącego funkcję anteny. W ten spo−sób można również określić charakterys−tykę promieniowania anteny.Pomiar indukcyjności cewek. Badanącewkę łączymy z kondensatorem o zna−nej pojemności, a następnie określamyczęstotliwość rezonansową tak powsta−łego obwodu LC. Indukcyjność wylicza−my ze wzoru:25330Lx=[µH, pF, MHz]C⋅f2Pomiar częstotliwości rezonansowychanten. W przypadku anten zasilanychkablem na cewkę TDO nakłada się “link”(pętelka składająca się z dwóch zwo−jów drutu), który łączy się z przewodemzasilającym antenę. Pokrętłem z po−działką obraca się aż do wystąpienia mi−nimum wychylenia (“dip”).Pomiar pojemności kondensatorów. Po−stępujemy jak wyżej, z tym, że cewkamusi mieć znaną indukcyjność. Pojem−ność wyliczamy ze wzoru:25330Cx=L⋅f2Określanie częstotliwośći rezonatorówkwarcowych. Do wyprowadzeń rezona−tora kwarcowego podłączamy “link” (kil−ka zwojów drutu) który zbliżamy do cew−ki TDO i obracając pokrętłem znajduje−my “dip”. Należy bardzo powoli pokręcaćpokrętłem kondensatora ponieważ dipjest bardzo “ostry” i można nie zauwa−żyć spadku amplitudy sygnału.Prawda, że trudno znaleźć urządze−nie spełniające więcej funkcji? Z tegoteż powodu TDO powinien, obok mierni−ka uniwersalnego, znaleźć podstawowewyposażenie pracowni elektronika−ra−dioamatora.Andrzej JaneczekKomplet podzespołów z płytkąjest dostępny w sieci handlowejAVT jako "kit szkolny" AVT−2108.42ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/96
[ Pobierz całość w formacie PDF ]