В данной статье описывается простой генератор звуковых частот, проще говоря - пищалка. Схема простая и состоит всего из 5 элементов, если не считать батарейку и кнопку.
Описание схемы:
R1 задает смещение на базу VT1. А с помощью C1 осуществляется обратная связь. Динамик является нагрузкой VT2.
Сборка:
Итак, нам понадобится:
1) Комплементарная пара из 2х транзисторов, то есть один NPN и один PNP. Подойдут практически любые маломощные, например КТ315 и КТ361 . Я использовал то, что было под рукой - BC33740 и BC32740.
2) Конденсатор 10-100нФ, я использовал 47нФ (маркировка 473).
3) Подстроечный резистор около 100-200 кОм
4) Любой маломощный динамик. Можно использовать наушники.
5) Батарейка. Можно практически любую. Пальчиковую, или крону, разница будет только в частоте генерации и мощности.
6) Небольшой кусок фольгированного стеклотекстолита, если планируется делать все на плате.
7) Кнопка или тумблер. Мной была использована кнопка из китайской лазерной указки.
Итак. Все детали собраны. Приступаем к изготовлению платы. Я сделал простенькую плату поверхностного монтажа механическим путем (то есть при помощи резака).
Итак, все готово к сборке.
Сначала монтируем основные компоненты.
Потом впаиваем провода питания, батарейку с кнопкой и динамик.
На видео показана работа схемы от 1.5В батарейки. Подстроечный резистор меняет частоту генерации
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VT1 | Биполярный транзистор | КТ315Б | 1 | В блокнот | ||
| VT2 | Биполярный транзистор | КТ361Б | 1 | В блокнот | ||
| C1 | Конденсатор | 10-100нФ | 1 | В блокнот | ||
| R1 | Резистор | 1-200 кОм | 1 |
Генератор звуковых волн – это устройство или узел электрической цепи, отвечающий за создание и воспроизведение звуковых колебаний.
Где может пригодиться такое устройство:
1.Простой электрический дверной звонок (при замыкании контактов вынесенной удаленно кнопки происходит оповещение звуком о посетителях);
2.Сигнализации (при срабатывании системы безопасности включается блок звукового оповещения);
3.Формирование определенного тембра звука в звуковой аппаратуре;
4.Отпугивание насекомых/птиц (при излучении звуковых колебаний в определенных частотах);
5.В другой профессиональной технике (проверка низкочастотных цепей, тестирование деталей на дефекты и другие цели, основывающиеся на свойствах звуковых волн).
Простейший генератор звука на транзисторах
Ниже предложена схема с минимальным количеством радиодеталей. Она может пригодиться начинающим радиолюбителям, в радиокружках, в тестовых стендах, для дверного звонка и т.п.
В обиходе ее еще называют "пищалкой".
VT1 – биполярный транзистор n-p-n типа, например, КТ315. Подойдет любой, даже маломощный.
VT2 – биполярный, но p-n-p n типа, например, КТ361. Тоже подойдет любой.
Колебания задаются конденсатором, его емкость должна быть в диапазоне 10-100 нФ.
Резистор – подстроечный, подойдет с номиналом в диапазоне 100-200 кОм.
Динамик BA1 должен быть маломощным, его параметры должны быть сопоставимы с параметрами питающего элемента. В данной схеме может использоваться любой подручный – из игрушек или наушников.
При правильном расположении элементов печатная плата не понадобится.
Доработка до "игровой панели"
По указанной схеме можно собрать целую панель, способную генерировать звуковые колебания различных частот:
1.Так как за генерацию частоты отвечает емкость конденсатора, то количество выводов можно сделать по количеству имеющихся в наличии разных емкостей (желательно с большим шагом, чтобы изменение частоты было сразу заметно уху.
2.Один вывод конденсаторов будет общим у всех, и соединен, например, с базой VT1 или контактом динамика.
3.Вторые выводы соединяются с выводами одиночных гальванических контактов на панели.
4.Теперь для получения звука достаточно включить в цепь новый конденсатор лишь соединив любой из выведенных контактов со второй общей точкой в схеме (если первый общий вывод подключался к базе VT1, то второй – эмиттеру VT2/контакту динамика, или наоборот).
5.При желании выключатель можно исключить из схемы.
В качестве примера.
Еще одна простая реализация на схеме ниже.
Более сложная схема
Если вам нужна возможность регулировки звуковых частот в заданном диапазоне, то возможно, вам пригодится схема ниже.
В свете предстоящего юбилея, для конкурса "Поздравь Radio-Hobby морзянкой ", предлагаем вам два простых генератора для обучения и работы на телеграфном ключе.
Простой генератор НЧ
Схема простого генератора звуковых частот (НЧ) представлена на рис. 1. Схема генератора собрана на транзисторах разной проводимости, что упрощает схему.
Генератор НЧ работоспособен при напряжении питания от 2х до 12 вольт, а желаемую частоту и тон подбирают резистором R1 и конденсатором С1.
Спектр применения устройства разнообразен, т.е. генератор НЧ по предлагаемой схеме может быть применен в схемах различных сигнализаций, а так же в качестве звукового генератора для изучения азбуки Морзе и др.
radiolub.ru/page/prostoj-generator-nch
Простой генератор
Генераторов звуковой частоты для изучения телеграфной азбуки было разработано и описано на страницах журнала «Радио» немало. И всё же предлагаемый генератор (см. схему) представит определённый интерес.
Во-первых, в нём нет частотозадающего конденсатора. Во-вторых, работать он начинает при напряжении питания в несколько десятых долей вольта, даже в случае использования транзистора с минимальным коэффициентом передачи (но не менее 10).
Генерация возникает при нажатии телеграфного ключа SB1 из-за действия сильной положительной обратной связи между коллекторной и базовой цепями транзистора Звук слышится из головного телефона BF1, подключённого ко вторичной обмотке трансформатора. Резистором R1 устанавливают нужную громкость звука и его тональность.
Транзистор может быть любой маломощный кремниевый структуры n-p-n. Подойдёт и транзистор структуры p-n-p, но придётся изменить полярность подключения элемента G1. Трансформатор - выходной от любого малогабаритного транзисторного приёмника (например, «Селга», «Сокол», «Алмаз». «Юность КП101». Головной телефон - миниатюрный ТМ-2А или другой аналогичный сопротивлением 60..300 Ом. Подойдёт также капсюль ДЭМ-4М, ДЭМШ, ТК-67.
Е. САВИЦКИЙ, г Коростень Житомирской обл Радио, 1988, №3
В радиолюбительской практике часто возникает необходимости использовать генератор синусоидальных колебаний. Применения ему можно найти самые разнообразные. Рассмотрим как создать генератор синусоидального сигнала на мосту Вина со стабильной амплитудой и частотой.
В статье описывается разработка схемы генератора синусоидального сигнала. Сгенерировать нужную частоту можно и программно:
Наиболее удобным, с точки зрения сборки и наладки, вариантом генератора синусоидального сигнала является генератор, построенный на мосту Вина, на современном Операционном Усилителе (ОУ).
Сам по себе мост Вина является полосовым фильтром, состоящим из двух . Он выделяет центральную частоту и подавляет остальные частоты.
Мост придумал, Макс Вин еще в 1891 году. На принципиальной схеме, сам мост Вина обычно изображается следующим образом:
Картинка позаимствована у Википедии
Мост Вина обладает отношением выходного напряжения ко входному b=1/3 . Это важный момент, потому что этот коэффициент определяет условия стабильной генерации. Но об этом чуть позже
На мосту Вина часто строят автогенераторы и измерители индуктивности. Чтобы не усложнять себе жизнь обычно используют R1=R2=R и C1=C2=C . Благодаря этому можно упростить формулу. Основная частота моста рассчитывается из соотношения:
f=1/2πRC
Практически любой фильтр можно рассматривать как делитель напряжения, зависящий от частоты. Поэтому при выборе номиналов резистора и конденсатора желательно, чтобы на резонансной частоте комплексное сопротивление конденсатора (Z), было равно, или хотя бы одного порядка с сопротивлением резистора.
Zc=1/ωC=1/2πνC
где ω (омега) — циклическая частота, ν (ню) — линейная частота, ω=2πν
Сам по себе мост Вина не является генератором сигнала. Для возникновения генерации его следует разместить в цепи положительной обратной связи операционного усилителя. Такой автогенератор можно построить и на транзисторе. Но использование ОУ явно упростит жизнь и даст лучшие характеристики.
Мост Вина имеет коэффициент пропускания b=1/3 . Поэтому условием генерации является то, что ОУ должен обеспечивать коэффициент усиления равный трем. В таком случает произведение коэффициентов пропускания моста Вина и усиления ОУ даст 1. И будет происходить стабильная генерация заданной частоты.
Если бы мир был идеальным, то задав резисторами в цепи отрицательной обратной связи, нужный коэфф усиления, мы бы получили готовый генератор.
Это неинвертирующий усилитель и его коэффициент усиления определяется соотношением: K=1+R2/R1
Но увы, мир не идеален. … На практике оказывается, что для запуска генерации необходимо, чтобы в самый начальный момент коэфф. усиления был немного больше 3-х, а далее для стабильной генерации он поддерживался равным 3.
Если коэффициент усиления будет меньше 3, то генератор заглохнет, если больше — то сигнал, достигнув напряжения питания, начнет искажаться, и наступит насыщение.
При насыщении, на выходе будет поддерживаться напряжение, близкое к одному из напряжений питания. И будут происходить случайные хаотичные переключения между напряжениями питания.
Поэтому, строя генератор на мосте Вина, прибегают к использованию нелинейного элемента в цепи отрицательной обратной связи, регулирующего коэффициент усиления. В таком случае генератор будет сам себя уравновешивать и поддерживать генерацию на одинаковом уровне.
В самом классическом варианте генератора на мосте Вина на ОУ, применяется миниатюрная низковольтная лампа накаливания, которая устанавливается вместо резистора.
При включении такого генератора, в первый момент, спираль лампы холодная и ее сопротивление мало. Это способствует запуску генератора (K>3). Затем, по мере нагрева, сопротивление спирали увеличивается, а коэффициент усиления снижается, пока не дойдет до равновесия (K=3).
Цепь положительной обратной связи, в которую был помещен мост Вина, остается без изменений. Общая принципиальная схема генератора выглядит следующим образом:
Элементы положительной обратной связи ОУ определяют частоту генерации. А элементы отрицательной обратной связи — усиление.
Идея использования лампочки, в качестве управляющего элемента очень интересна и используется по сей день. Но у лампочки, увы, есть ряд недостатков:
Другим интересным вариантом является применение терморезистора с прямым подогревом. По сути, идея та же, только вместо спирали лампочки используется терморезистор. Проблема в том, что его нужно для начала найти и опять таки подобрать его и токоограничиващие резисторы.
Эффективным методом стабилизации амплитуды выходного напряжения генератора синусоидальных сигналов является применение в цепи отрицательной обратной связи ОУ светодиодов (VD1 и VD2 ).
Основной коэффициент усиления задается резисторами R3 и R4 . Остальные же элементы (R5 , R6 и светодиоды) регулируют коэффициент усиления в небольшом диапазоне, поддерживая генерацию стабильной. Резистором R5 можно регулировать величину выходного напряжения в интервале примерное 5-10 вольт.
В дополнительной цепи ОС желательно использовать низкоомные резисторы (R5 и R6 ). Это позволит пропускать значительный ток (до 5мА) через светодиоды и они будут находиться в оптимальном режиме. Даже будут немного светиться:-)
На показанной выше схеме, элементы моста Вина рассчитаны для генерации на частоте 400 Гц, однако они могут быть легко пересчитаны для любой другой частоты по формулам, представленным в начале статьи.
Важно, чтобы операционный усилитель мог обеспечить необходимый для генерации ток и обладал достаточной полосой пропускания по частоте. Использование в качестве ОУ народных TL062 и TL072 дало очень печальные результаты на частоте генерации 100кГц. Форму сигнала было трудно назвать синусоидальной, скорее это был треугольный сигнал. Использование TDA 2320 дало еще более худший результат.
А вот NE5532 показа себя с отличной стороны, выдав на выходе сигнал очень похожий на синусоидальный. LM833 так же справилась с задачей на отлично. Так что именно NE5532 и LM833 рекомендуются к использованию как доступные и распространенные качественные ОУ. Хотя с понижением частоты гораздо лучше себя будут чувствовать и остальные ОУ.
Точность частоты генерации напрямую зависит от точности элементов частотозависимой цепи. И в данном случае важно не только соответствие номинала элемента надписи на нем. Более точные детали имеют лучшую стабильность величин при изменении температуры.
В авторском варианте были применены резистор типа С2-13 ±0.5% и слюдяные конденсаторы точностью ±2%. Применение резисторов указанного типа обусловлено малой зависимостью их сопротивления от температуры. Слюдяные конденсаторы так же мало зависят от температуры и имеют низкий ТКЕ.
На светодиодах стоит остановиться отдельно. Их использование в схеме синус генератора вызвано величиной падения напряжения, которое обычно лежит в интервале 1.2-1.5 вольта. Это позволяет получать достаточно высокое значение выходного напряжения.
После реализации схемы, на макетной плате, выяснилось, что из-за разброса параметров светодиодов, фронты синусоиды на выходе генератора не симметричны. Это немного заметно даже на приведенной выше фотографии. Помимо этого присутствовали небольшие искажения формы генерируемого синуса, вызванные недостаточной скоростью работы светодиодов для частоты генерации 100 кГц.
Светодиоды были заменены на всеми любимые диоды 4148. Это доступные быстродействующие сигнальные диоды со скоростью переключения менее 4 нс. Схема при этом осталась полноценно работоспособной, от описанных выше проблем не осталось и следа, а синусоида приобрела идеальный вид.
На следующей схеме элементы моста вина рассчитаны на частоту генерации 100 кГц. Так же переменный резистор R5 был заменен на постоянные, но об этом позже.
В отличие от светодиодов, падение напряжения на p-n переходе обычных диодов составляет 0.6÷0.7 В, поэтому величина выходного напряжения генератора составила около 2.5 В. Для увеличения выходного напряжения возможно включение нескольких диодов последовательно, вместо одного, например вот так:
Однако увеличение количества нелинейных элементов сделает генератор более зависимым от внешней температуры. По этой причине было решено отказаться от такого подхода и использовать по одному диоду.
Теперь о подстроечном резисторе. Изначально в качестве резистора R5 был применен многооборотный подстроечный резистор на 470 Ом. Он позволял точно регулировать величину выходного напряжения.
При построении любого генератора крайне желательно наличие осциллографа. Переменный резистор R5 напрямую влияет на генерацию — как на амлитуду так и на стабильность.
Для представленной схемы генерация стабильна лишь в небольшом интервале сопротивлений этого резистора. Если соотношение сопротивлений больше требуемого — начинается клиппинг, т.е. синусоида будет подрезаться сверху и снизу. Если меньше — форма синусоиды начинает искажаться, а при дальнейшем уменьшении генерация глохнет.
Так же это зависит от используемого напряжения питания. Описываемая схема исходно была собрана на ОУ LM833 с питанием ±9В. Затем, без изменения схемы, ОУ были заменены на AD8616, а напряжение питания на ±2,5В (максимум для этих ОУ). В итоге такой замены синусоида на выходе подрезалась. Подбор резисторов дал значения 210 и 165 ом, вместо 150 и 330 соответственно.
В принципе можно оставить и подстроечный резистор. Все зависит от требуемой точности и генерируемой частоты синусоидального сигнала.
Для самостоятельного подбора следует, в первую очередь, установить подстроечный резистор номиналом 200-500 Ом. Подав выходной сигнал генератора на осциллограф и вращая подстроечный резистор дойти до момента когда начнется ограничение.
Затем понижая амплитуду найти положение, в котором форма синусоиды будет наилучшей.Теперь можно выпаять подстроечник, замерить получившиеся величины сопротивлений и впаять максимально близкие значения.
Если вам требуется генератор синусоидального сигнала звуковой частоты, то можно обойтись и без осциллографа. Для этого, опять таки, лучше дойти до момента когда сигнал, на слух, начнет искажаться из-за подрезания, а затем убавить амплитуду. Убавлять следует до тех пор пока искажения не пропадут, а затем еще немного. Это необходимо т.к. на слух не всегда можно уловить искажения и в 10%.
Генератор синуса был собран на сдвоенном ОУ, и половина микросхемы осталась висеть в воздухе. Поэтому логично задействовать ее под регулируемый усилитель напряжения. Это позволило перенести переменный резистор из дополнительной цепи ОС генератора в каскад усилителя напряжения для регулировки выходного напряжения.
Применение дополнительного усилительного каскада гарантирует лучшее согласование выхода генератора с нагрузкой. Он был построен по классической схеме неинвертирующего усилителя.
Указанные номиналы позволяют изменять коэффициент усиления от 2 до 5. При необходимости номиналы можно пересчитать под требуемую задачу. Коэффициент усиления каскада задается соотношением:
K=1+R2/R1
Резистор R1 представляет из себя сумму последовательно включенных переменного и постоянного резисторов. Постоянный резистор нужен, чтобы при минимальном положении ручки переменного резистора коэффициент усиления не ушел в бесконечность.
Генератор предполагался для работы на низкоомную нагрузку в несколько Ом. Разумеется ни один маломощный ОУ не сможет выдать необходимый ток.
Для умощнения, на выходе генератора разместился повторитель на TDA2030. Все вкусности такого применения этой микросхемы описаны в статье .
А вот так собственно выглядит схема всего синусоидального генератора с усилителем напряжения и повторителем на выходе:
Генератор синуса на мосту Вина можно собрать и на самой TDA2030 в качестве ОУ. Все зависит от требуемой точности и выбранной частоты генерации.
Если нет особых требований к качеству генерации и требуемая частота не превышает 80-100 кГц, но при этом предполагается работа на низкоомную нагрузку, то этот вариант вам идеально подойдет.
Генератор на мосту Вина — это не единственный способ генерации синусоиды. Если вы нуждаетесь в высокоточной стабилизации частоты то лучше смотреть в сторону генераторов с кварцевым резонатором.
Однако, описанная схема, подойдет для подавляющего большинства случаев, когда требуется получение стабильного, как по частоте так и по амплитуде, синусоидального сигнала.
Генерация это хорошо, а как точно измерить величину переменного напряжения высокой частоты? Для это отлично подходит схема которая называется .
Материал подготовлен исключительно для сайта
Звуковой генератор типа "ЗГ-10"
Назначение и область применения
Звуковой генератор типа "ЗГ-10" представляет собой переносный лабораторный прибор, предназначенный для получения синусоидальных напряжений переменного тока низкой частоты.
Он изготавливался по техническим условиям ТУ No 0.506.020-54 и рассчитан для эксплуатации при температуре окружающего воздуха от +10 до +30 град. С и относительной влажности до 80%.
Прибор типа "ЗГ-10" применяется для регулировки и испытания низкочастотных ступеней радиоаппаратуры в лабораторной и цеховой практике.
Основные технические характеристики
Схема звукового генератора типа "ЗГ-10" состоит из следующих основных элементов: генератора, усилителя, индикатора выходного напряжения, выходного устройства и выпрямителя.
Генератор представляет собой двухступенчатый усилитель, собранный на лампах 6Ж8 и 6П9 и возбуждающийся при помощи положительной обратной связи, которая осуществляется фазирующей цепочкой, состоящей из сопротивлений и емкостей и обеспечивающей возбуждение генератора на заданной параметрами этой цепочки частоте. Изменение частоты генератора осуществляется при помощи изменения параметров фазирующей цепочки.
Схема генератора охвачена отрицательной обратной связью, обеспечивающей устойчивость частоты и минимальный коэффициент нелинейных искажений.
В цепи отрицательной обратной связи применяется термистор, который в качестве нелинейного сопротивления обеспечивает сохранение постоянства амплитуды генерируемого сигнала.
Усилитель собран по двухступенчатой схеме на лампах 6Н8С, 6С4С и 6С4С. Первая ступень, собранная на лампе 6Н8С, представляет собой фазоинвертор. Вторая ступень, собранная на двух лампах 6С4С, представляет собой двухтактный усилитель мощности.
Индикатор выходного напряжения представляет собой ламповый вольтметр, устроенный по схеме двухполупериодного выпрямителя, собранного на лампе типа 6Х6С. В качестве индикатора используется магнитоэлектрический прибор типа М5 класса 2,5.
Выходное устройство представляет собой два делителя, собранных по схеме моста и согласующего трансформатора. Первый делитель дает ослабление до 100 дБ ступенями через 10 дБ и второй до 10 дБ ступенями через 1 дБ.
Согласующий трансформатор служит для согласования выхода генератора с нагрузкой как симметричной, так и несимметричной сопротивлением в 50, 200, 600 или 5000 Ом.
Выпрямитель собран по двухполупериодной схеме на лампе типа 5Ц3С с двухзвенным Г-образным фильтром. Питание выпрямителя осуществляется от сети переменного тока частотой 50 Гц и напряжением в 110, 127 или 220 В.
Конструкция
Прибор собран и смонтирован на металлической вертикальной панели и горизонтальном шасси, помещенном в металлический кожух, снабженный ручками для переноски. На передней панели прибора расположены:
