Prosty generator funkcji (0,2 - 20000Hz)

Witam,

Jako że ostatnio sprawiłem sobie oscyloskop doszedłem do wniosku, że przydałby mi się do kompletu generator funkcji. Przeglądałem sporo różnych projektów głównie na układach scalonych: ICL8038, MAX038, XR2206 itp. Udało mi się nawet zdobyć ICL- a i jedyny "problem" to zaprojektować nową płytkę łączącą klika funkcji, gdyż każdy przeglądany projekt miał coś, co mogłoby się przydać w praktyce. Przez przypadek trafiłem na projekt z Elektroniki dla wszystkich - avt2114 - i na początek postanowiłem wykonać ten prosty generator na dwóch podwójnych wzmacniaczach operacyjnych i garści elementów dyskretnych.

Przedstawiony przyrząd generuje częstotliwości w zakresie 0,2-20000Hz. W przyszłości planuję rozszerzyć zakres o ok. 50kHz, na tyle pozwalają TL072, ewentualnie zmienię wzmacniacze operacyjne. Częstotliwości przełączane są w 6 zakresach w każdym z nich istnieje możliwość płynnej regulacji częstotliwości. Możliwe jest wygenerowanie przebiegów o kształcie sinusoidy, prostokąta, trójkąta, piły. Wypełnienie impulsów może mieć stałą wartość 50% lub być płynnie regulowane zakresie 5-95%. Dodatkowo istnieje możliwość regulacji składowej stałej na wyjściu generatora, co umożliwia generowanie impulsów dodatnich i ujemnych. Amplituda wyjściowa jest w zakresie 0-5Vpp dla prostokąta i trójkąta oraz 0-3,5Vpp dla sinusa. Dodatkowo na wyjściu umieszczony jest załączany dzielnik x0,1. Generator wyposażyłem w dodatkowe wyjście TTL zaraz po pierwszym członie generatora, pod które może zostać podłączony miernik częstotliwości.

Wzór pcb znalazłem w internecie na stronie EdW. Płyta wytrawiona standardowo w FeCl3, powiercona i polutowana pełen standard. Wzmacniacz został umieszczony w obudowie plastikowej Z2A. Panel przedni to wydruk na papierze kredowym przyklejony na taśmę dwustronną i po wierzchu oklejony folią samoprzylepną. Transformator 2x12V pochodzi z odzysku, dodatkowo ma uzwojenie 3,5V, z którego zasilam LED-a na froncie.

Koszty całości są śladowe i zamykają się w ok. 20-30zł. Musiałem kupić obudowę, przełącznik 6-pozycyjny, gałki i gniazda BNC.

Niebywałą zaletą tego generatora jest jego prostota i niski koszt wykonania oraz stosunkowo niewielkie zniekształcenia podobno w okolicach 0,6%. Jeżeli dostanę się do miernika zniekształceń nieliniowych spróbuje to sprawdzić i dostroić generator, gdyż jego zniekształcenia można zredukować do ok 0,4%. Do wad można zaliczyć mały zakres generowanych częstotliwości i częściowy montaż przestrzennych(dla kilku elementów nie przewidziano miejsca na PCB).

Na koniec dodaje sam schemat.



Oscylogramy przedstawiają przebieg 1kHz.

Generator jest rzeczywiście prosty, jeszcze z klasyczną, analogową regulacją wszystkich parametrów sygnału. Zakres częstotliwości do zastosowań akustycznych.
Na pochwałę zasługuje moim zdaniem bardzo ładnie i estetycznie wykonana płyta czołowa.
Wydaje mi się, że koszt wykonania jest raczej wyższy niż 20-30 zł.

Koszty zapewne wyszłyby większe gdybym wszystko kupował. Praktycznie wszystkie podzespoły miałem w swoich zapasach albo znalazłem w zepsutych urządzeniach, stąd znikome koszty. Myślę jednak, że przy zakupie kompletu podzespołów koszt tak czy inaczej nie przekroczy 100zł. Sądzę, że nie jest to wygórowana kwota.
Co do płyty czołowej przykładam do tego dość dużą wagę, ponieważ uważam, że urządzenie powinno być w miarę możliwości ergonomiczne i nie powinno straszyć wyglądem podczas użytkowania

Całkowicie potwierdzam, nie tylko nie powinno straszyć, ale nawet zachęcać do używania go. Estetyka jest zawsze istotna.

Wszystko bardzo ładne i miłe, ale chyba kończyłeś budowę tego generatora w piątek, w nocy, 13 . Zrobiłeś wszystko cacy, ale gdy przyszło do zasilania, to spieprzone równo. To już przy takim sympatycznym wyglądzie, w miare estetycznym montażu, kabel sieciowy zadławiony nieśmiertelnym termoglutem, brak bezpiecznika, a i wyłącznik sieciowy coś nie taki.........Ten metalowy mini-chinol lubi sobie wewnątrz połamać kołyskę, styki stawają bokiem zwierając się z obudową i dzwigienką-efekt wiadomy. 20 minut roboty, dławik przewodu sieciowego, oprawka bezpiecznika, porządniejszy wyłącznik sieciowy, albo ten sam, ale po wtórnej stronie trafa i z powrotem na Elektrodę.
Acha, wyzwalanie zewnętrzne (synchro) warto by kawałkiem kabla współosiowego podłączyć do tego BNC z tyłu, nie sądzisz?
Pozdrawiam

Dodano po 11 [minuty]:

Irvine Kinneas napisał:

Jako że ostatnio sprawiłem sobie oscyloskop doszedłem do wniosku, ż

Acha to ten licencyjny Tektroniks, no, no

Co daje zrobienie generatora na wzmacniaczach operacyjnych zamiast na DDS?
50kHz to tylko do audio.
Planujesz zrobienie odczytu częstotliwości?

Krzysztof Kamienski napisał:

kończyłeś budowę tego generatora w piątek, w nocy, 13 . Zrobiłeś wszystko cacy, ale gdy przyszło do zasilania, to spieprzone równo.

Prawie zgadłeś, kończyłem w nocy koło 2 jakoś Sugerowane poprawki rozważę i pewnie zrealizuję, ponieważ masz absolutną rację. Myślę z tyłu założyć "główny włącznik zasilania" a ten dać po stronie wtórnej trafa. Będzie to zdecydowanie bezpieczniejsze rozwiązanie.

Krzysztof Kamienski napisał:

wyzwalanie zewnętrzne (synchro) warto by kawałkiem kabla współosiowego podłączyć do tego BNC z tyłu

Co do podłączenia synchro, ma to znaczenie czy użyję kabla 50 czy 75OHm? czy w tym wypadku jest to bez większego znaczenia?

androot napisał:

Co daje zrobienie generatora na wzmacniaczach operacyjnych zamiast na DDS?

Na pewno satysfakcję z wykonania i obniża koszty budowy(przynajmniej dla mnie)
Mówiąc poważnie miał to być mój pierwszy generator, tak jak piszesz do zastosowań audio. Poza tym ma stosunkowo dobre parametry jak do zastosowań do których go przewiduję.

androot napisał:

Planujesz zrobienie odczytu częstotliwości?

Jeszcze w tym miesiącu planuje zbudowanie miernika częstotliwości na jakimś AVR.

Krzysztof Kamienski napisał:

Acha to ten licencyjny Tektroniks, no, no

Nawet nie miałem pojęcia, że KABID robił coś na licencji Tektroniksa Sądzę, że jest on w jakimś stopniu lepszy od "zwykłego" KR7010(o ile taki istnial)?

Czy amplituda sygnału zmienia się w zależności od częstotliwości sygnału? Tzn. czy przy ustawionej amplitudzie i zmienianiu częstotliwości amplituda sygnału pozostaje ta sama?

Estetyka na wysokim poziomie. Na wyjściu można by dorobić jakiś wtórnik zwiększający obciążalność.

Amplituda jest stała w całym zakresie generowanych częstotliwości. Przynajmniej nie zaobserwowałem żadnych niekorzystnych zmian w trakcie zmiany częstotliwości.

Rezystencja wyjściowa generatora to ok 600Ω więc można go obciążyć praktycznie każdą opornością od niemal zera do nieskończoności. Dodam, że jest to typowa wartość dla większości tego typu urządzeń. Nie widzę większego sensu dobudowywania wtórnika gdyż nie miałem zamiaru budować generatora mocy Chyba, że miałoby to przynieść jakieś inne dodatkowe korzyści.

Irvine Kinneas napisał:

Rezystencja wyjściowa generatora to ok 600Ω

Impedancja, Kolego Miły, impedancja........ Co do połączenia ,,synchro" to przy tych częstotliwościach impedancja falowa przewodu współosiowego nie gra roli. Chodzi tylko o to, by przypadkowe ,,smiecie" , choćby generowane przez transformator sieciowy nie wyzwalały generatora.

Ta obudowa to ze dwa numery na wyrost zrobiona,
zdecydowanie za wysoka jak na 5 gałek to w jednym rzędzie by weszło.
Ja większość swoich DIY robię tylko z gniazdem zasilania DC i nie pcham w każdy wynalazek kompletnego zasilacza.
A tak na marginesie, po co płynna regulacja częstotliwości skoro nie dałeś odczytu ?

Jak wcześniej wspominałem, płyta czołowa jest estetycznie wykonana, ale rzeczywiście lepiej by wyglądało, gdyby napisy były po polsku.
Symbole sq czy tr są według mnie mało czytelne, ja zamieniłbym je na ikony prostokąta, trójkąta czy sinusoidy.
Zamiast przełączników dźwigniowych nie lepiej prezentowały się przełącznikowe klawiszowe, choć może trudniejsze do montażu?

Ja wiem czy wychodzi z mody Angielskie nazwy mają krótszą notacje, a każdy kto ma kontakt z elektroniką i tak rozumie to w locie. Rzekłbym, że to po prostu kwestia gustu

eurotips napisał:

Ta obudowa to ze dwa numery na wyrost zrobiona,

14x7,5 to dużo wg Ciebie? Dla mnie to wymiary do komfortowej obsługi tego urządzenie, chyba, że lubisz obsługiwać coś przy pomocy pęsety

eurotips napisał:

Ja większość swoich DIY robię tylko z gniazdem zasilania DC i nie pcham w każdy wynalazek kompletnego zasilacza.

Dla mnie to kompletny bezsens. Muszę w takim wypadku mieć kilka zasilaczy wtyczkowych, bądź innych(które zajmują dużo miejsca w listwie i podnosi koszty), lub ciągle przełączać kabel pomiędzy różnymi urządzeniami co wyklucza używanie kilku naraz.

BTW zasilacz warsztatowy też masz z gniazdem DC i zasilasz go z osobnego zasilacza?

ryszard1955 napisał:

A tak na marginesie, po co płynna regulacja częstotliwości skoro nie dałeś odczytu ?

Może po to, że generator ma wyjście "synchro" pod które mogę podłączyć zewnętrzny częstotliwościomierz? Co umożliwi mi wykorzystanie jednego częstotliwościomierza do kliku generatorów(niebawem powstanie drugi do ok 500kHz).

eurotips napisał:

...nie lepiej prezentowały się przełącznikowe klawiszowe...

Teoretycznie tak, ale nie miałem żadnych isostatów w domu poza tym chciałem wykonać ten układ możliwie tanio.

Irvine Kinneas napisał:

...

eurotips napisał:

Ja większość swoich DIY robię tylko z gniazdem zasilania DC i nie pcham w każdy wynalazek kompletnego zasilacza.

Dla mnie to kompletny bezsens. Muszę w takim wypadku mieć kilka zasilaczy wtyczkowych, bądź innych(które zajmują dużo miejsca w listwie i podnosi koszty), lub ciągle przełączać kabel pomiędzy różnymi urządzeniami co wyklucza używanie kilku naraz.

BTW zasilacz warsztatowy też masz z gniazdem DC i zasilasz go z osobnego zasilacza? ...

Nie zrozumiałeś mojego patentu. Zasilacz mam jeden, z płynną regulacją napięcia 0-30V max 5A z regulowanym limitem i oddzielnymi woltomierzem i amperomierzem. To wystarcza mi do zasilenia wszystkiego co mam na warsztacie, bo z tyłu dorobiłem sobie 10 wyjść na kabelkach cirka 2mb z czego 5szt idzie z wyjścia na wtyczki DC2.1 a 5szt z fixed 5, 12, 24V/3A każde.
Kabelki chowam w przepust meblowy φ60mm i wyciągam tylko tyle ile używam.
Moje wszystkie zabawki zamiast zasilaczy wewnętrznych mają tylko w obudowie gniazda do podłączenia zasilacza zewnętrznego.
Zasilacz też ma gniazdo koniczynkę, świetna sprawa odłaczyć przy sprzątaniu biurka

Kto nie chce warkocza przewodów idących od zasilacza może nie lutować je na stałe tylko dorobić gniazda z tyłu w zasilaczu, wtedy wtykasz się w odpowiednie napięcie i jedziesz. Rozumiesz teraz?

AdamKow napisał:

Kiedyś zrobiłem podobny projekt, tylko na wzmacniaczach LM318. Pamiętam że generował do około 1 MHz.

Zastanawiam się nad rozszerzeniem zakresu tego generatora, ponieważ to całkiem przyjemna konstrukcja. Po niedzieli będę miał dostęp do miernika zniekształceń nie liniowych wtedy postaram się pomierzyć wszystko i ewentualnie go dostroić do min zniekształceń.
W chwili obecnej pracują tam TL072, zachęcająco wyglądają parametry OPA2604, a AD817 wręcz rewelacyjnie. W przypadku AD trzeba byłoby dorobić "stolik" gdyż to pojedynczy wzmacniacz operacyjny. Osiągnięcie z niego częstotliwości w okolicach 200kHz w pełni by mnie satysfakcjonowało.

eurotips
Patent już rozumiem Rozwiązanie faktycznie ciekawe. Jednak osobiście wole wyposażyć każde urządzenie w dedykowany zasilacz. Nie zawsze trafisz z wysokością napięć "dobranych na sztywno". Dodatkowo mobilność takiego urządzenia spada gdyż zawsze musisz taszczyć zasilacz ze sobą, a gdy zasilacz padnie nie działa Ci nic w warsztacie. Podsumowując każdy ma swoje upodobania w tym zakresie, a jak wiadomo wszem i wobec rozwiązań idealnych nie ma

Zasilanie wszystkich urządzeń z jednego zasilacza z reguły owocuje pięknymi pętlami mas, o ile całkowicie nie zakłóca pracy badanego/uruchamianego urządzenia, jeżeli jest podłączone równocześnie do przynajmniej dwóch. Stosowanie osobnych zasilaczy jak najbardziej ma sens. A czy wewnątrz, czy na zewnątrz, to zależy od tego jak bardzo urządzenia są czułe na zakłócenia od zasilaczy.

Jeszcze by fajnie było jak byś udostępnił wzór płytki oraz projekt w eagle, bardzo mi się ten projekt podoba, jedynie co bym zmienił to przewody, mogłeś zastosować taśmy a nie plecionkę w "warkoczyk" ale tak to to naprawdę ładny projekt.

czy nie miałeś problemów ze szpilkami przy dużych częstotliwościach przy przebiegu trójkątnym

Przewody z trafa wychodziły jako pojedyncze linki więc jedyne co mi pozostało to spleść je jakoś albo skręcić. Obcinanie ich przy trafie i dolutowywanie taśmy nie miało większego sensu

Problemów ze szpilkami itp nie zaobserwowałem. W chwili obecnej górna częstotliwość to ok 20,46kHz i przy tej częstotliwości przebiegi są "czyste".

Projektu Eagle siłą rzeczy nie mogę załączyć gdyż nie projektowałem płytki osobiście korzystałem z płytki dostępnej na stronie EdW. W załączniku jest dokładny opis całości i wzór płytki w formacie *.pcb(Protel, TraxMaker, AutoTrax).

Nie mam Protel, można umieścić płytki w pdf?

Generator na 5, podoba mi się obudowa, wykonanie płytki, no i przede wszystkim wszystko poprawnie działa. Właśnie buduje generator oparty na tym samym schemacie, mam pytanie, jak działa regulacja wypełnienia przebiegu prostokątnego, oraz generowania przebiegu piło zębnego, czy możesz zamieścić jakieś zżuty przebiegów?

A czy nie zauważyliście że (zdjęcie z oscyloskopu) sinusoida nie ma płaskiego szczytu? Jest to typowe dla otrzymywania sinusoidy z piły. (Np dlaICL8038). Jest to chyba ważniejsze dla generatora niż czepianie się tak dla zasady wyglądu płyty czołowej lub kabelków. Pamiętajmy że jeżeli na sinusoidzie widać jakiekolwiek, nawet najmniejsze zniekształcenia, to są minimum 3%! Pozdrawiam

Zrobiłem właśnie podobny generator i też polega to na tworzeniu sinusoidy z impulsu trójkątnego (po przez obcięcie wierzchołka), oczywiście mam podobne problemy z zniekształceniami, wydaje mi się że lepszy byłby generator oparty o mostek wiena, który jako punkt wyjścia emituje sinusoidę a dopiero sinus jest podstawą aby wygenerować prostokąt i piłę a nie na odwrót. Nie mniej jednak do domowych eksperymentów generator nawet z takimi drobnymi zniekształceniami wystarcza do 99,9% prac.

Witam mam pytanie czy do tego generatora można zastosować jakiś inny transformator bez utraty parametrów? Chodzi o to że nigdzie w swoich "okolicznych" sklepach nie mają TS 2/037

Analizując schemat widzę że zaraz za prostownikiem znajdują się stabilizatory na 12V a więc praktycznie każdy transformator który posiada dwa uzwojenia wtórne o napięciu powyżej 12V co po wyprostowaniu i odfiltrowaniu da nam w przybliżeniu 12*1,41 = 16,92V będzie się nadawać. Oczywiście nie każdy transformatorek będzie pasował do płytki, możliwe że będzie go trzeba zainstalować obok i połączyć przewodami. Ostatecznie nada się też transformator o jednym uzwojeniu jeżeli jedną końcówkę uzwojenia wtórnego podłączymy pod masę urządzenia a drugą pod dowolny pin prądu zmiennego w mostku prostowniczym ~~. wtedy dodatni stabilizator będzie zasilany dodatnią połówką sinusoidy z transformatora a ujemny ujemną.

Pozwolę sobie odtworzyć ten temat po sporym czasie, ale złożyłem taki sam układ, już jest na dopieszczeniu wizualnym, reszta złożona całkowicie, czyli obudowa zasilanie, wszystkie potencjometry i przełączniki, oraz ekranowanie.

Wszystkie funkcje działają tak jak by prawidłowo, ale bardzo chaotycznie, sygnał bardzo często nie jest stabilny, dla niektórych zakresów zmiana wypełnienia powoduje zmianę częstotliwości, obniżenie amblitudy albo dodanie składowej stałej powoduje pływanie sygnału.

A maksymalna amplituda jest na poziomie 300mv a według projektu powinno być około 3.5v.

Mam dostęp do oscyloskopu.

Zaznaczę że zaczynam zabawę z elektroniką od strony praktycznej, do tej pory tylko liczyłem całki, ponieważ studiuje elektrotechnikę na pw.

wszelkie nieprawidłowości mogą być spowodowane pomyłką w montażu niestety możliwości jest tak wiele że ty jedyny możesz znaleźć odpowiedź na nurtujące ciebie pytania, codo wypełnienia to u mnie jest podobnie zmienia się okres i amplituda musisz to brać za cechę tego typu generatora(można to przeczytać ze schematu), co do napięcia wyjściowego to możesz pokombinować z opornikami przy wzmacniaczach operacyjnych (odpowiadającymi za wzmocnienie, teorię łatwo odszukać na google) wzmocnienia obliczyć i sprawdzić oscyloskopem na każdym stopniu czy się zgadza, w ten sposób zdobywa się wiedzę, przeanalizuj schemat i podłącz oscyloskop w każdym punkcie a wszystko stanie się jasne.

Okazało się że wszystko było w porządku złożone a wszelakie zakłócenia spowodowane były obecnością topnika na płytce. O ile od strony ścieżek wyczyściłem płytkę, to od strony elementów tego nie robiłem, i widocznie topnik którego używam przewodzi prąd. Skończyło się na tym że zagotowałem wodę oblałem całą płytkę płynem do naczyń a wszystko spłukałem wrzątkiem, i generator zaczął pięknie działać po wysuszeniu.
I tu pojawia się kolejne moje pytanie.

Od zawsze lutowałem(raczej przewody do przełączników potencjometrów itp) przy użyciu fosolu(taki odrdzewiacz) , cyna przyjmowała się pięknie ale pozostający osad zawsze powodował nieprawidłowe działanie przełączników i tym podobnym, dlatego zabierając się za elektronikę zakupiłem specjalny topnik do tego celu TS-81 cena conajmniej 10razy większa, lutuje się tak samo, i ten sam problem problem co przy fosolu, czyli resztki które pozostają na płytce przewodzą prąd i wprowadzaja poważne błedy w działaniu.

Jak tego uniknąć? czy istnieje jakiś topnik który nie pozostawi osadu, a jeżeli pozostawi to taki który będzie miał bardzo duża rezystancje.

standardowy drut lutowniczy sn60pb40 na ogół zawiera wystarczającą ilość topnika, ja dodatkowego topnika używam tylko i wyłącznie przy lutowaniu elementów smd, ostatecznie możesz użyć zwykłej kalafonii, bardzo sobie cenię pastę lutowniczą ag termopasty, łatwo się nakłada i zmywa izopropanolem.