Генератор сигналов: функциональный генератор своими руками

Генератор сигналов: функциональный генератор своими руками

Собираем простой функциональный генератор для лаборатории начинающего радиолюбителя

Доброго дня уважаемые радиолюбители! Приветствую вас на сайте “Радиолюбитель

Собираем генератор сигналов – функциональный генератор. Часть 3.

Доброго дня уважаемые радиолюбители! На сегодняшнем занятии в Школе начинающего радиолюбителя мы закончим собирать функциональный генератор. Сегодня мы соберем печатную плату, припаяем все навесные детали, проверим работоспособность генератора и проведем его настройку с помощью специальной программы.

И так, представляю вам окончательный вариант моей печатной платы выполненной в программе, которую мы рассматривали на втором занятии –  Sprint Layout:

Если вы не смогли сделать свой вариант платы (что-то не получилось, или было просто лень, к сожалению), то можете воспользоваться моим “шедевром”. Плата получилась размером 9х5,5 см и содержит две перемычки (две линии синего цвета). Здесь вы можете скачать этот вариант платы в формате Sprint Laiout^

  Печатная плата генератора (63.6 KiB, 2,613 hits)

После применения лазерно-утюжной технологии и травления, получилась такая заготовка:

Дорожки на этой плате выполнены шириной 0,8 мм, почти все контактные площадки диаметром 1,5 мм и почти все отверстия – сверлом 0,7 мм. Я думаю, что вам будет не очень сложно разобраться в этой плате, и так-же, в зависимости от используемых деталей (особенно подстроечные сопротивления), внести свои изменения. Сразу хочу сказать, что эта плата проверенна и при правильной пайке деталей схема начинает работать сразу.

Немного о функциональности и красоте платы. Беря в руки плату, изготовленную в заводских условиях, вы наверняка замечали как она удобно подготовлена для пайки деталей – и сверху и снизу нанесена белым цветом так называемая “шелкография”, на которой сразу видны и наименование деталей и их посадочные места, что очень облегчает жизнь при пайке радиоэлементов.  Видя посадочное место радиоэлемента, никогда не ошибешься в какие отверстия его вставлять, остается только глянуть на схему, выбрать нужную деталь, вставить ее и припаять. Поэтому мы сегодня сделаем плату приближенную к заводской, т.е. нанесем шелкографию на слой со стороны деталей. Единственное, эта “шелкография” будет черного цвета. Процесс очень прост. Если, к примеру, мы пользуемся программой Sprint Layout, то выбираем при печати слой К1 (слой со стороны деталей), распечатываем его как и для самой платы (но только в зеркальном отображении), накладываем отпечаток на сторону платы, где нет фольги (со стороны деталей), центрируем его ( а на просвет протравленной платы рисунок виден прилично) и применяя способ ЛУТ переносим тонер на текстолит. Процесс – как и при переносе тонера на медь, и любуемся результатом:

После высверливания отверстий, вы реально будете видеть схему расположения деталей на плате. А самое главное, что это не только для красоты платы (хотя, как я уже говорил, красивая плата – это залог хорошей и долгой работы собранной вами схемы), а главное – для облегчения дальнейшей пайки схемы. Затраченные десять минут на нанесение “шелкографии” заметно окупаются по времени при сборке схемы. Некоторые радиолюбители, после подготовки платы к пайке и нанесения такой “шелкографии”, покрывают слой со стороны деталей лаком, тем самым защищая “шелкографию” от стирания. Хочу отметить, что тонер на текстолите держится очень хорошо, а после пайки деталей вам придется растворителем удалять остатки канифоли с платы. Попадание растворителя на “шелкографию”, покрытую лаком, приводит к появлению белого налета, при удалении которого сходит и сама “шелкография” (это хорошо видно на фотографии, именно так я и делал), поэтому, я считаю, что использовать лак не обязательно. Кстати, все надписи, контура деталей выполнены при толщине линий 0,2 мм, и как видите, все это прекрасно переноситься на текстолит.

А вот так выглядит моя плата (без перемычек и навесных деталей):

Эта плата выглядела бы намного лучше, если бы я не покрывал ее лаком. Но а вы можете как всегда поэкспериментировать, и естественно, сделать лучше. Кроме того, у меня на плате установлены два конденсатора С4, нужного номинала (0,22 мкФ) у меня не оказалось и я заменил его двумя конденсаторами номиналом 0,1 мкФ соединив их параллельно.

Продолжаем.  После того, как мы припаяли все детали на плату, припаиваем две перемычки, припаиваем с помощью отрезков монтажных проводов резисторы R7 и R10, переключатель S2. Переключатель S1 пока не припаиваем а делаем перемычку из провода, соединяя выводы 10 микросхемы ICL8038 и конденсатора С3 (т.е. подключаем диапазон 0,7 – 7 кГц), подаем питание с нашего (я надеюсь собранного) лабораторного блока питания на входы микросхемных стабилизаторов около 15 вольт постоянного напряжения

Теперь мы готовы к проверке и настройке нашего генератора. Как проверить работоспособность генератора. Очень просто. Подпаиваем к к выходам Х1 (1:1) и “общий” любой обыкновенный или  пьезокерамический динамик (к примеру от китайских часов в будильнике). При подключении питания мы услышим звуковой сигнал. При изменении сопротивления R10 мы услышим как изменяется тональность сигнала на выходе, а при изменении сопротивления R7 – как  изменяется громкость сигнала. Если у вас этого нет, то единственная причина в неправильной пайке радиоэлементов. Обязательно пройдитесь еще раз по схеме, устраните недостатки и все будет о,кей!

Будем считать, что этот этап изготовления генератора мы прошли. Если что-то не получается, или получается, но не так, обязательно задавайте свои вопросы в комментариях или на форуме. Вместе мы решим любую проблему.

Продолжаем. Вот так выглядит плата, подготовленная к настройке:

Что мы видим на этой картинке. Питание – черный “крокодил” на общий провод, красный “крокодил” на положительный вход стабилизатора, желтый “крокодил” – на отрицательный вход стабилизатора отрицательного напряжения. Припаянные переменные сопротивления R7  и R10, а также переключатель S2. С нашего лабораторного блока питания (вот где пригодился двухполярный источник питания) мы подаем на схему напряжение около 15-16 вольт, для того, чтобы нормально работали микросхемные стабилизаторы на 12 вольт.

Подключив питание на входы стабилизаторов (15-16 вольт) с помощью тестера проверяем напряжение на выходах стабилизаторов (±12 вольт). В зависимости от используемых стабилизаторов напряжения будет отличаться от ± 12 вольт, но близки к нему. Если у вас напряжения на выходах стабилизаторов несуразные (не соответствуют тому, что надо), то причина одна – плохой контакт с “массой”. Самое интересное, что даже отсутствие надежного контакта с “землей” не мешает работе генератора на динамик.

Ну а теперь нам осталось настроить наш генератор. Настройку мы будем проводить с помощью специальной программы – виртуальный осциллограф. В сети можно найти много программ имитирующих работу осциллографа на экране компьютера. Специально для этого занятия я проверил множество таких программ и остановил свой выбор на одной, которая, как мне кажется, наиболее лучше симулирует осциллограф – Virtins Multi-Instrument. Данная программа имеет в своем составе несколько подпрограмм – это и осциллограф, частотомер, анализатор спектра, генератор,  и кроме того имеется русский интерфейс:

Здесь вы можете скачать данную программу:

  Virtins Multi-Instrument (41.7 MiB, 4,124 hits)

Программа проста в использовании, а для настройки нашего генератора потребуется лищь минимальное знание ее функций:

Для того чтобы настроить наш генератор нам необходимо подключиться к компьютеру через звуковую карту. Подсоединиться можно через линейный вход (есть не у всех компьютеров) или к разъему “микрофон” (есть на всех компьютерах). Для этого нам необходимо взять какие-либо старые, ненужные наушники от телефона или другого устройства, со штекером диаметром 3,5 мм, и разобрать их. После разборки припаиваем к штекеру два провода – как показано на фотографии:

После этого белый провод подпаиваем к “земле” а красный к контакту Х2 (1:10). Регулятор уровня сигнала R7 ставим в минимальное положение (обязательно, что-бы не спалить звуковую карту) и подключаем штекер к компьютеру. Запускаем программу, при этом в рабочем окне мы увидим две запущенные программы – осциллограф и анализатор спектра. Анализатор спектра отключаем, выбираем на верхней панели “мультиметр” и запускаем его. Появится окошко, которое будет показывать частоту нашего сигнала. С помощью резистора R10 устанавливаем частоту около 1 кГц, переключатель S2 ставим в положение “1” (синусоидальный сигнал). А затем, с помощью подстроечных резисторов R2, R4 и R5 настраиваем наш генератор. Сначала форму синусоидального сигнала резисторами R5 и R4, добиваясь на экране формы сигнала в виде синусоиды, а затем, переключив S2 в положение “3” (прямоугольный сигнал), резистором R2 добиваемся симметрии сигнала. Как это реально выглядит, вы можете посмотреть на коротком видео:

После проведенных действий и настройки генератора, припаиваем к нему переключатель S1 (предварительно удалив перемычку) и собираем всю конструкцию в готовом или самодельном (смотри занятие по сборке блока питания) корпусе.

Будем считать, что мы успешно со всем справились, и в нашем радиолюбительском хозяйстве появился новый прибор – функциональный генератор. Оснащать его частотомером мы пока не будем (нет подходящей схемы) а будем его использовать в таком виде, учитывая, что нужную нам частоту мы можем выставить с помощью программы Virtins Multi-Instrument. Частотомер для генератора мы будем собирать на микроконтроллере, в разделе “Микроконтроллеры”.

Следующим нашим этапом в познании и практическом претворении в жизнь радиолюбительских устройств будет сборка светомузыкальной установки на светодиодах.


При повторении данной конструкции был случай, когда не удалось добиться правильной формы прямоугольных импульсов. Почему возникла такая проблема сказать трудно, возможно из-за такой работы микросхемы. Решить проблему очень легко. Для этого необходимо применить триггер Шмитта на микросхеме К561(КР1561)ТЛ1 по нижеприведенной схеме. Данная схема позволяет преобразовывать напряжение любой формы в прямоугольные импульсы с очень хорошей формы. Схема включается в разрыв проводника, идущего от вывода 9 микросхемы, вместо конденсатора С6. Формирователь прямоугольных импульсов




Комментарии

Генератор сигналов: функциональный генератор своими руками — 72 комментариев

  1. Здравствуйте, подскажите как добиться синуса, прямоугольник и пилу ножки выдают, а синусоиду никак.

    • Илоночка,если нет синуса,а ножки выдают прямоугольник (и или) “пилу”,то нужки необходимо немного раздвинуть и будет Вам счастие.

  2. Плата из Вашего проекта не соответствует схеме, много ошибок, или я чего-то не понимаю ?
    К стати на фото платы разные (с разной разводкой дорожек)
    Прокомментируйте пожалуйста для чего это?

    • Доброго дня Ruslan!
      Комментирую
      1. Читая статьи, будьте пожалуйста внимательней
      2. Занятие по сборке генератора состоит из трех частей:
      – общие вопросы
      – изучение программы Sprint Layout и как изготовить плату методом ЛУТ
      – сборка и настройка
      Так вот, после публикации второй части занятия, каждый заинтересовавшийся должен был САМ создать плату для устройства. А папка “Проект” и фотографии по изготовлению платы – ДЛЯ ПРИМЕРА.
      В третьей части занятия был выложен файл платы (на которой и собрано устройство мной) для тех, у кого не получилось создать свою плату (или было лень).

      С уважением, Admin.

  3. Видео о настройки функционального генератора, очень плохой звук, не возможно ни чего разобрать. Владимир.

    • Ребята, спасибо вам что вы есть! Читая стятьи и каждого из Вас понимаешь- как и что надо делать! (я профильный радиоинженер-только профиль “узкий”), очень благодарен Вам всем!!! Сам изучаю все и интересуюсь всем!!! В полном смысле этого слова!!! Но работаю поофильно. А лазя по сайтам -немогу оторваться, (раньше читал, а щас не могу), работа и хобби!!! (причем хобби то одно то другое). Но за советы на этом сайте огромное спасибо!!! Благодарен

    • Здравствуйте Владимир!
      Извините, возможно пропустил Ваш вопрос.
      Если не затруднит – повторите пожалуйста вопрос.

      с уважением, Admin.

  4. Добрый день. Видео о настройке функционального генератора, картинка хорошая а звук еле еле слышно. На другом видео звук нормальный. Владимир.

  5. Добрый день. О включение К561ТЛ1, Выводы 7-8 питание, выводы одного из тригеров 1-2-3 включаем по схеме. Вопрос остальные выводы нужно подключить к минусу, или оставить свободными. Игорь.

    • Доброго дня Игорь!
      Выводы 7 и 8 – это не выводы питания.
      В комментариях ниже, уже был такой вопрос.
      Повторю.
      1. 99% цифровых микросхем имеют следующие выводы питания:
      – “+” питания подается на вывод с наибольшим номером(в нашем случае – 14)
      – “-” питания подается на вывод с вдвое меньшим номером (в нашем случае – 7)
      2. В микросхемах КМОП не один из входов (даже если логический элемент не используется) не должен оставаться неподключенным. Их надо подключать или к “+”, или к “-“,в соответствии с логикой работы микросхемы. В данном случае логика работы неиспользуемых элементов неважна, поэтому подключаете как хотите (но, наверное, лучше к “+”, тогда на выходах будет логический ноль). Выходы логических элементов (в нашем случае – 4,10,11) оставляете неподключенными.
      3. Ниже, в комментариях, дана ссылка на книгу “Применение цифровых микросхем…”, скачайте ее и почитайте, очень полезная штука, снимет большинство вопросов по цифровым микросхемам.
      С уважением, Admin.

  6. С праздником всех !
    Есть трансформатор марку и мощность не знаю:
    вход 220 в
    выход 1+3=16,5 в
    1+2=9,6 в
    2+3=6,3 в
    высота общая=43мм , ширина обая=51мм , толщина серд.=18мм. подойдёт ли этот трансформатор для питания генератора(в документации не чего не понятно) и будущего частотомера на микроконтроллере или другой искать?

    • И Вас с праздником Руслан!
      1. Если подумать (вернее поискать), то подойдет. На сайте нет такого примера, но в интернете найдете по запросу, к примеру, “два напряжения с одной обмотки”. При этом используйте выводы тр-ра 1-3.
      2. Частотомер – в ближайшем будущем.

      С уважением, Admin.

  7. Добрый день. Как подключить по питанию К561ТЛ1 в схему питания функционального генератора. Владимир.

    • Здравствуйте Владимир!
      Напряжение питания +12 вольт (максимальное напряжение для МС – 15 вольт) подаете на вывод с наибольшим номером, а общий провод подключается к выводу с вдвое меньшим номером. Этот принцип подключения – почти для всех цифровых микросхем. Для нашего случая: +12 вольт на 14 вывод, общий – на 7 вывод.
      А вообще, я советую Вам скачать с сайта справочник по цифровым микросхемам и внимательно почитать. Из него Вы узнаете, что делать с выводами, которые не используются в схеме.
      http://radio-stv.ru/praktikum-radiolyubitelya/tsifrovyie-integralnyie-mikroshemyi
      С уважением, Admin.

  8. Добрый день !
    В процессе сбора деталей обнаружил что нет сопротивления на 7,72 м (R6), вопрос где его взять ???

    • Доброго дня Ruslan!
      Соедините последовательно несколько сопротивлений, до получения нужного номинала.
      С уважением, Admin.

      • Не правильно задал вопрос, извиняюсь за глупый вопрос, какие ещё есть варианты кроме 220к+7.5м=7,72м, голова уже болит с подбором этого сопротивления. Есть на 1,5м. 3м. , +????=7,72к , примера два пожалуйста подскажите.

        • Доброго дня Руслан!
          1. 3 мОм + 3 мОм + 1,5 мОм = 7,5 мОм + 220 кОм (0,22 мОм) = 7,72 мОм
          2. 1,5 мОм + 3 мОм = 4,5 мОм + 30 раз по 100 кОм (0,1 мОм)= 7,5 мОм + 220 кОм = 7,72 мОм

          С уважением, Admin.

          • Спасибо!
            но такая гирлянда не очень, буду покупать сопротивления, кому интересно: _http://www.ekits.ru/index.php?productID=3129

  9. Здравствуйте. А где схема частотомера на микроконтроллере, в разделе микроконтроллеры нет. И если можно раскажите по подробнее, как пользоваться программой “Virtins Multi-Instrument”.

  10. день добрый. не смог загрузить вот эти програмки- Virtins Multi-Instrument, Cadsoft Eagle V6.1.0, Sprint-Layout 6 (последняя версия на декабрь 2013 года) , перед ссылками стоит вопросительный знак, нужна регистрация ?

    • Добрый день Dim!
      Регистрация не нужна.
      Вопросительный знак – заархивированно в формате 7Z.
      Сейчас попробовал – скачивание файлов идет.
      С уважением, Admin.

  11. Добрый день!
    Подскажите, для изменения диапазонов:
    с 70…300 кГц, 7…70 кГц, 0,7…7 кГц, 70…700 Гц, 1…70 Гц.
    на 100…300 кГц, 10…100 кГц, 1…10 кГц, 100…1000 Гц, 1…100 Гц.
    Как рассчитать емкости конденсаторов С1,С2,С3,С4,С5 ?

    • Доброго дня Александр!
      Формулы для расчета у меня нет, в дташите микросхемы не очень понятно (не по-русски) как рассчитать емкости конденсаторов.
      Я могу Вам посоветовать заменить все конденсаторы на ближайшие меньшие номиналы
      (С1=180 pF, С2=1500 pF, С3= два включенных параллельно 7500 pF и так далее, то есть подобрать их опытным путем).
      Попробуйте еще уменьшить или увеличить номинал сопротивления R11 – посмотрите как он повлияет на частотный диапазон.
      С уважением, Admin.

  12. Подскажите, хватит ли мощности трансформатору ТПК-0.7 (12В, 0.06А) (ТПГ-0.7) запитать данную схему?

  13. Добрый день. Собрал генератор, вот только с прямоугольными импульсами непорядок: верхние и нижние “полочки” имеют форму синусоиды, ну а с треугольниками и с синусоидой все в порядке. К тому же амплитуда прямоугольников значительно больше треугольников и синусоиды. Используется микросхема ICL 8038CCPD. Плату переделывал дважды – одно и то же. Пожалуйста, подскажите как получить “нормальные” прямоугольные импульсы.

    • Доброго дня Дмитрий!
      Попробуйте в следующем порядке:
      1. Замените конденсатор С6
      2. Примените конденсатор С6 меньшей емкости
      3. Попробуйте вообще без конденсатора С6
      Если какой-то пункт поможет, пожалуйста отпишитесь.
      С уважением, Admin.

      • Доброй ночи, Admin)
        Пробовал разные варианты: с конденсаторами большего и меньшего номинала, без конденсатора, непосредственно с 9 “ноги” микросхемы – такая же картина как и раньше. Я думаю микруха такая/ Как считаете, дело в самой микросхеме?

        • Здравствуйте Дмитрий!
          Возможно, проблема и в самой микросхеме.
          Ситуацию очень легко исправить если добавить в схему формирователь прямоугольных импульсов на триггере Шмитта. В конце статьи я привел схему такого триггера и как его подключить.
          С уважением, Admin.

  14. Добрый день! как скачать видео по работе с программой создание плат Sprint-Layout ? Заранее спасибо!

    • Здравствуйте Сергей!
      Ссылка на скачивание видеофайла отправлена на Ваш почтовый ящик.
      С уважением, Admin.

      • Здравствуйте в телевизоре сгорел предохранитель , я купил новый такой же маркировки 5 А установил но при нажатии кнопки сетевика произошла вспышка и некаких действий в чем может быть причина? спасибо!!!

        • Доброго дня Андрей!
          Если сказать честно – то черт его знает.
          Причин перегорания предохранителя будет очень много, и просто так на Ваш вопрос не ответить.
          Может Ваш вопрос увидят специалисты по телевизорам и смогут помочь с поиском неисправности.
          И еще. Как я вижу, это уже второй вопрос от Вас. Я вам советую располагать свои вопросы в соответствующем разделе сайта. Как-то тема о генераторе не подходит теме по телевизорам. Лучше перейти на форум сайта и опубликовать свой вопрос там. Тем более, насколько я знаю, форум периодически посещают как минимум два человека, которые разбираются в телевизорах.
          С уважением, Admin.

    • Доброго дня NikBear!
      R4 и R9 – подстроечные резисторы, применяются вместо постоянных в случаях когда неизвестно точное сопротивление которое будет в схеме. Можно, в принципе, после настройки устройства, замерить сопротивление которое получилось в подстроечных резисторах, а затем поменять их на постоянные.
      С уважением, Admin.

    • Доброго дня Сергей!
      Да, что-то неладно в нашем королевстве.
      У меня тоже не получилось скачать.
      Почему, пока не знаю.
      Разберусь с проблемой и сообщу Вам обязательно.
      С уважением, Admin.

  15. Уважаемый Виктор!
    Ссылка на страницу сайта для скачивания видеоуроков выслана на Ваш почтовый ящик (как и всем подписавшимся на новости сайта).

  16. Доброго времени суток !
    Это опять Виктор хотелось бы получить ссылочку на видео,
    а то в прошлый раз так и не получилось скачать.
    Все условия я выполнил
    Спасибо!

    • Уважаемый Виктор!
      Ссылка на страницу сайта для скачивания видеоуроков выслана на Ваш почтовый ящик (как и всем подписавшимся на новости сайта).
      С уважением, Admin!

  17. почему при вращении резистора р10 в одно из крайних положений то уже на середине сигнал исчезает

  18. Надпись после открытия ссылки в другом браузере “Mozila Firefox”
    ( Извините, но даная страница перенесена в другой раздел )

  19. После клика по ссылке, видео не скачивается
    не понятно может выходной?

    С уважением к вам и вашему труду!

    • У меня все работает.
      Попробуйте другую интернет-программу.
      Проблему обязательно решим.

  20. Здравствуйте.
    Просматривая этот сайт натолкнулся на программу Sprint Layout и подробное видео очень понравелось. Хотел скачать видео себе на комп зарегестрировался и подписался, а скачать не плучается подскажите что надо сделать.

    С уважением к вам и вашему труду!

  21. Не могли бы вы написать список всех деталей (стабилизаторы, резисторы, конденсаторы, микросхемы), их маркеровку и номиналы

  22. Здравствуйте. Не могли бы вы написать список всех деталей (стабилизаторы, резисторы, конденсаторы, микросхемы), их маркеровку и номиналы, а то боюсь запутаться чего нибудь пропущу-недокуплю,а магазин в городе один и далеко, нехотелось бы по несколько раз ездить.

  23. добрый день. Не смогли бы вы помочь в изготовлении генератора для трансформатора теслы? Частота от 1 до 100мгц. Сигнал-прямоугольная пила:т .е . Нарастание сигнала и как можно более резкий обрыв. Питание любым напряжением, а на выходе должен стоять транзистор питающий индуктивность напряжением 50-60 вольт и током 10-15а. Естественно частота должна изменяться. Если не трудно, посчитайте сколько это может быть стоить мой тел:89537435293. Со своей стороны я объясню вам общую ошибку современных тесластроителей и подскажу в каком направлении нужно двигаться дальше. С уважением Василий.

  24. Здравствуйте.Скажите пожалуйста с помощью какой программы можно открыть файл Proect?С программой 7-z не открывается почему-то!

    • Доброго дня, elshturman!
      Файл под названием “Proekt” открывается программой 7-Zip (только-что скачал этот файл с сайта и проверил: 7-Zip распаковывает его без всяких проблем). Видимо у Вас что-то неладное с программой.

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *


Вы можете использовать это HTMLтеги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>