Генератор звуковых частот с малыми искажениями

[Гость falconist]

Ну, не знаю. У меня с ОЭП-2 генератор прекрасно работает. Фото я приводил. Пришлось, конечно, малехо поизгаляться. В частности, увеличил номиналы резисторов в 3 раза (до 4,7 кОм), поскольку при питании +/- 12 В выходы ОУ с резисторами 0,5 кОм были перегружены. Наверное, надо было бы еще больше увеличивать, но сошло и так.

 

Ссылку я давал. По ней эти и многие другие вопросы обсуждались. Народ неоднократно повторял, с положительным результатом.

...генератор с мостом Вина отличается более "чистой" синусоидой.

С точностью до наоборот. Малейший разбаланс плеч моста - и искажения выходят за 1%. Изменено 1 Мая, 2015 в 14:39 пользователем falconist

[Гость avals]

Естественно, любой фоторезистор не годится. Годится тот, который изменяет своё сопротивление в нужных пределах.

Простите! А что такое - в нужных пределах? Нужных для нормальной работы цепи стабилизации? Так мы - хозяева мира! Кто мешает адаптировать схему под наши детали? Тем более, что схема из сообщения № 33 легко позволяет это сделать. Я пояснял, как. Так что, любой фоторезистор годится. Немного перефразируя - пусть эта схема прогнётся под наш фоторезистор.

 

На самом деле там вовсе не обязателен фоторезистор. Подобную схему, со стабилизацией на ПТ я приводил в самом начале.

Заявляемые параметры весьма высоки. И я уверен - их можно улучшить, добавив линеализирующие резисторы и подобрав экземпляр ПТ. Мой опыт доработки простейшей схемы на К140УД1 это подтверждает.

При небольшом изменении схемы без проблем пойдёт и лампочка накаливания.

 

Тут всё дело не столько в конкретных элементах, сколько в чётком понимании принципов работы схемы. Тогда и заставить её работать будет не сложно. Как подтвержление

Ну, не знаю. У меня с ОЭП-2 генератор прекрасно работает. Фото я приводил. Пришлось, конечно, малехо поизгаляться.

Рекомендую ознакомиться с литературой [3] поста #21, в ней приведен по сути дела отличный учебный материал по проектированию генераторов звуковой частоты на операционных усилителях.

Владимир!

Решил, по свободе послушать Вашего совета. Ибо знание редко бывает лишним. Нашёл книгу, посмотрел.

Назвать это отличным учебным материалом по проектированию генераторов звуковой частоты на операционных усилителях сложно. Скорее сборник описаний любительско - профессиональных конструкций. Проектирование - это что то другое. Впрочем, Г3-118 описан детально и доступно.

 

Для прочих любознательных выкладываю рекомендованную к прочтению главу, просто, чтобы сэкономить время на поиски.

 

Генераторы_звуковой_частоты.djvu

[Гость avals]

И ещё немного о стабильности выходного напряжения.

 

Уже упоминавшийся ГРН-1 содержит полезное решение - дополнительное опорное напряжение, подаваемое на детектор сигнала через резисторы R8 и R9, около 1-го Вольта

 

 

Предыдущие решения, в основном, использовали в качестве опоры порог открывания диодов и напряжение з-и ПТ. Эти вещи температурно зависимы и не очень стабильны, что сказывается на результате. Добавление опорного напряжения позволяет уменьшить влияние этих факторов и поднять уровень выходного напряжения генератора при неизменном уровне напряжения з-и ПТ.

На частотах до 160 кГц напряжение выхода стабильно равнялось 1-му Вольту, падая до 0,95 только на частоте 200 кГц.

Понятно, не последнюю роль в стабильности выхода играет ступенчатое изменение частоты. Разброс сопротивлений моста Вина, при этом, будет минимален.

 

Уменьшение гармоник достигается не только установкой R6, R7, но и подбором их соотношения для конкретного экземпляра ПТ.

[Гость avals]

Валерий!

 

При ближайшем рассмотрении схемы, предложенной Владимиром mvv, оказалось, что это вовсе не Г3-118, а вариация на тему. Сравнение с документацией на оригинал показало весьма существенные отличия как в элементной базе, так и в схемотехнике отдельных узлов. То есть, основная идея сохранена, но 15 отличий найти не сложно. :smile:

Посидел, помоделировал в Микрокапе - в сущности, схему можно свести к паре ОУ и трём транзисторам, причём заметной разницы с более "навороченным" вариантом по результатам моделирования не заметно.

К повторению не предлагаю, но уверен, что данный вариант будет работать. С помощью R2 устанавливается выходное напряжение, а R15 - минимум КНИ.

 

 

Но, в сущности, я не совсем об этом. Памятуя о Ваших трудностях запуска генераторов со стабилизацией амплитуды лампой накаливания, хочу предложить Вам схему, которая точно заработает

 

 

Она достаточно нечувствительна к разбросу потенциометров настройки (R4, R5) и гарантированно запустится. Всё, что надо - это подобрать R2 равное 20% сопротивления Вашей ламы в рабочей точке.

 

Как это сделать? Просто. Напряжение на лампе равно 5/6 выходного напряжения генератора, что благоприятно сказывается на стабильности. Задавшись уровнем, например 5 Вольт, даёте на лампу 4,2 Вольта DC и измеряете ток через неё.

Отсюда находите её сопротивление при данном напряжении и впаиваете в схему R2 номинала в 20% от полученной величины. На этом хлопоты с настройкой заканчиваются.

Можно измерить сопротивление холодной лампы тестером и впаять, для начала, резистор в четверть от измеренного значения. Окончательно его значение уточнится при установке требуемого уровня выхода.

 

Можно обойтись без умощняющего повторителя, но надо взять лампочку повысокоомнее, поскольку её минимальное сопротивление ограничено нагрузочной способностью ОУ. Скажем, NE5532 работает на 600 Ом, что требует сопротивления ламы в рабочей точке не менее 500 Ом. Большинство ОУ имеют минимальную нагрузку в 1 - 2 кОм.

Чтобы быстро оценить пригодность лампы, можно измерить её сопротивление тестером. Если оно Ом 450 и выше - лампа годиться. Скажем, упоминавшаяся ранее лампа 130 V, 2.4 W имеет сопротивление в холодном состоянии 690 Ом и требует R2 от 180 Ом для выхода в 1,5 Вольта до 360 Ом для выхода в 6,5 Вольт.

Впрочем, вряд ли стоит экономить на паре транзисторов. "Разгрузка" выхода ОУ наверняка благоприятно скажется на уровне гармоник.

 

Надеюсь, у Вас найдётся время и желание собрать её на брэдборде, померить гармоники и написать, что получилось.

[mvv]

Цитата avals

Назвать это отличным учебным материалом по проектированию генераторов звуковой частоты на операционных усилителях сложно. Скорее сборник описаний любительско - профессиональных конструкций. Проектирование - это что то другое.

 

Оценка статьи не моя, а рецензентов публикации.

 

В радиолюбительских изданиях, в частности, в наиболее ярком – журнале «Радио», среди авторов и членов редколлегии журнала часто велась полемика о том, как автор должен подавать материал.

 

Можно выделить два подхода. При первом автор просто добросовестно описывает свою конструкцию, не вдаваясь в подробное описание принципов ее работы.

 

Второй подход, наоборот, предполагает описание физики работы устройства, возможных способов его построения.

 

Понятно, что имеют право на жизнь оба подхода. Убежденными сторонниками того, что радиолюбителю нужно приводить не только конкретную конструкцию, но и подробно объяснять принцип ее работы, являются, например, Борисов В.Г. (автор «Юного радиолюбителя»), Иванов Б.С. («Осциллограф – мой помощник» и др.), Поляков В.Т. (Масса статей по синхронному радиоприему и многих др. публикаций).

В обсуждаемой статье принят второй подход, при котором шаг за шагом объясняется, как можно улучшить характеристики генераторов звуковой частоты с мостом Вина.

 

Поскольку статья рассчитана на читателей с различным уровнем знаний, в ней опущены, например формулы оценки чувствительности отдельных элементов на параметры генератора и другие математические выкладки.

Однако для каждой из схем дан качественный анализ улучшений, даваемых тем или иным техническим решением и оценен результат улучшений.

В этом плане ее можно рассматривать как пособие по конструированию генераторов в любительских условиях.

 

В заключении приведу пример из жизни. Мой коллега в бытность работы в институте повышения квалификации руководящих работников и специалистов МПСС (Министерства промышленности средств связи СССР) рассказывал, что всего одна фраза отодвинула защиту его диссертации более чем на полтора года.

Потребовалось привести оценку надежности предложенных гироскопических устройств, и он обратился к известному специалисту, который сказал: «Ну, это очень сложно!», и разразился длительной лекцией, демонстрируя свои блестящие знания вопроса.

После этого полтора года аспиранту не удавалось выстроить методику оценки надежности, пока на одной из конференций он не встретил профессора, который произнес: «Коллега, это же очень просто!», и выдал решение проблемы в виде четырех тезисов.

Через месяц диссертация была готова, и мой коллега блестяще защитился.

 

Цитата avals

При ближайшем рассмотрении схемы, предложенной Владимиром mvv, оказалось, что это вовсе не Г3-118, а вариация на тему...

схему можно свести к паре ОУ и трём транзисторам.

 

Вячеслав, все верно, у меня также набросана и испытана в системе моделирования схема на современной элементной базе. Не знаю, дойдут ли руки до практической реализации.

Изменено 2 Мая, 2015 в 06:51 пользователем mvv

[Wal]

Я мимоходом пробегая в спешке замечу:

схема из 25 поста завелась с лампочкой почти как у автора. Только частота не регулируется. Видать, нарушается режим по постоянке, если потенциометр крутить и генерация срывается.

Эксперименты продолжаются. (лампочки у меня все низкоомные: 15...50 Ом холодные)

 

Вячеслав, все верно, у меня также набросана и испытана в системе моделирования схема на современной элементной базе. Не знаю, дойдут ли руки до практической реализации.

Так дайте схему, если детали найдутся в наличии, то соберу, проверю.

[Chugunov]

Эксперименты продолжаются. (лампочки у меня все низкоомные: 15...50 Ом холодные)

Валерий!

Лампочки стабилизируют за счет резкого изменения сопротивления нити накала при незначительных изменениях напряжения (тока) на них. Это происходит в режиме "на грани свечения".

Поэтому выбор ламп на значительное напряжение или ток, бесперспективен, высоких параметров (а ведь именно их вы добиваетесь) вы точно не получите (в первую очередь стабильности по амплитуде).

Поэтому раньше в журнале нередко рекомендовали СМН-6,3-20, лампу на 20 мА, последовательно соединяли несколько таких ламп для получения бОльшего выходного напряжения ГЗЧ.

Для достижения хорошего результата подбирали напряжение генератора (оно должно быть постоянным по амплитуде) так, чтобы обеспечивался режим "тёплого" накала ("горячий"- лампа ярко светится).

Для минимизации нелинейных искажений и изменений амплитуды обычно требовались разные режимы работы. Почитайте старые журналы "Радио" докомпьютерной эпохи, там всё расписано, часто подробнее и грамотнее, чем здешними советчиками.

[Wal]

Лампочку я раздобыл как в авторском варианте. Генератор завёлся.

Проблема с перестройкой по частоте. Если, конечно, перестраивать конденсатором, то проблем нет.

Точнее есть - сам конденсатор. Не бывает переменных до 1 мкФ :smile:

Про низкое сопротивление ламп я написал, так как здесь предлагались схемы, где лампочка воткнута

на выход или в цепь ООС операционника.

Ну не потянет ни один операционник такие лампы.

Это первое.

 

Во-вторых: тут предлагают читать старые учебники и журналы, а так же повторять старые промышленные схемы.

Господа, это всё хорошо, но в разумных пределах.

Времена меняются, меняется схемотехника, сами детали и т.д. То что вчера городили из 20-50 деталюшек, сегодня заменяется 1-3 и с гораздо лучшими параметрами.

В плане теории - да, тут мало что поменялось, в плане схемотехники - есть свежие решения. Что ж мы так привыкли топтаться на месте? Именно поэтому я люблю читать буржуйские журналы и сайты.

 

На данный момент расклад такой:

1. схема из поста №1 вполне рабочая, но параметры сильно зависят от полевика, замучаешься подбирать.

2. схема из поста 17 тоже работает, но проблемы организовать перестройку по частоте.

3. схема из поста 33 должна заработать :smile: Проблема в фоторезисторе. купил первый попавшийся. Наша какашка ФР-764. Темновое сопротивление порядка 40-30Мом, освещенное падает до 2-3 Мом. Что с таким делать непонятно??? Резисторы в обвязке получаются мегаомными. Даже если взять опер с ультранизкими входными токами, то собственные шумы и термостабильность таких резисторов вызывают вопросы....На днях видел ещё в одном магазине фоторезисторы, другие. После выходных прикуплю ещё один и продолжу эксперименты.

[Гость victors]

Коллеги,

 

Большое спасибо за внятное и содержательное обсуждение. Внимательно читаю и конспектирую.

 

Что вы думаете о превращении генератора синусоидального сигнала в ГКЧ?

Если взять схему на фазоинверторах (Радио №7 1984) или ту, где частота регулируется одним резистором (Радио №5 1989), и вместо переменного резистора поставить оптрон или полевой транзистор, управляемый от генератора пилообразного напряжения (линейного или экспоненциального), можно получить перестройку по частоте, синхронизированную с развёрткой осциллографа.

Важно, что в двух упомянутых схемах, переменные резисторы заземлены, что должно упростить реализацию электронного управления.

Если кого то беспокоит повышение уровня КНИ при электронной перестройке частоты, так можно блок перестройки сделать отключаемым.

Не совсем понятно - можно ли использовать лампочку в качестве стабилизатора амплитуды в таком ГКЧ. Возможно, её инерционность может сказаться негативно.

 

Каково ваше мнение о такой доработке?

 

Добавлено после раздумий:

ИМХО

 

в схеме генератора Радио №7 1984, полевой транзистор, предложенный на замену - КП303 - указан с ошибкой.

Должен быть - КП103. Пожалуйста, проверьте.

[Chugunov]

Коллеги, Что вы думаете о превращении генератора синусоидального сигнала в ГКЧ?

Каково ваше мнение о такой доработке?

Изменять частоту в пределах звукового диапазона? В 1000 раз? Нереально.

Была в "Радио" схема, там использовались два генератора ВЧ и биения между ними - требуемый продукт.

Сегодня в 1000 раз проще и лучше компьютерные программы, позволяющие легко получить требуемый ГКЧ, и в огромный добавочный плюс - точные результаты мзмерений в цифровом виде, например, Спектралаб.

[mvv]

Небольшая информация по Г3-118. Генератор сигналов низкочастотный Г3-118 с завода стоит в районе 76 тыс. руб. Экземпляры б/у и с хранения можно приобрести дешевле, в зависимости от технического состояния.

Китайские производители предлагают малогабаритную замену Г3-118 (ПРОФКИП Г3-118) с коэффициентом гармоник менее 0,1%. Предположительно он выполнен совсем по другой схеме.

 

В журнале «Радиокомпоненты», 2005, №2, с. 30-35 А.Г. Зызюк из Луцка делится опытом по ремонту генераторов Г3-118, приводя принципиальную схему и ее небольшое описание.

Г3_118_ремонт_Радиокомпоненты_2_2005.pdf

 

На VagaLab есть ветка по апгрейду генератора Г3-118, в частности, предлагаются новый блок питания ±24 В на современной элементной базе и выходной усилитель, выполненный по композитной структуре.

Блок_питания_для_апгрейда_генератора_Г3_118.pdfКомпозитный_усилитель_Г3_118.pdf

[Гость victors]

Сергей,

 

У меня ГКЧ сделан, по принципу функционального генератора, с формированием синусоиды из пилы. (прототип - Р № 11 1995 С24 ) Диапазон - 70Гц - 80КГц, с регулировкой диапазона качания.

Схема из Радио №7 1984, перекрывает весь звуковой диапазон, используя переменный резистор на 2 МОм. Можно попробовать её за уши притянуть.

 

Точные измерения лучше делать на компе, для этого есть правильная внешняя зв. карта. А для повседневной работы, ИМХО, специализированный прибор проще, тем более, что ГКЧ в одном корпусе с частотомером - цифровой шкалой.