Nízkofrekvenční sinusový generátor s digitálním nf voltmetrem

 

 

 

    Tento přístroj je nepostradatelný při oživování a měření různých nízkofrekvenčních konstrukcí - např. měření výstupního
výkonu nf zesilovače, úrovně a maximálního rozkmitu nf signálu, zjištění limitace signálu, ověření frekvenční charakteristiky, účinnosti korekčních obvodů, měření přeslechu mezi kanály atd. Sdružuje v sobě 2 nezávislé bloky - plynule přeladitelný nízkofrekvenční sinusový generátor 30Hz-30kHz a nízkofrekvenční digitální voltmetr 2V/20V/200V.

 

Sinusový generátor

 

 

    Zapojení je převzato z AR téměř bez úprav. Využívá principu Wienova můstku, pomocí čtyřnásobného přepínače S1 se přepínají jednotlivé rozsahy 15-300Hz / 150-3000Hz / 1,5kHz-30kHz. Pomocí potenciometru P1 se reguluje frekvence - musí být dvojitý exponenciální, případně logaritmický - stupnice bude ale opačná, tedy nejnižší frekvence vpravo, nejvyšší vlevo. Je to z důvodu, že exponenciální potenciometr je obtížně sehnatelný. Dalším blokem je stabilizace amplitudy výstupního napětí - tu zajišťuje T1 v provedení FET a OZ IC1A. Jako zdroj referenčního napětí je použit LM385, tím je dosaženo výborné stability amplitudy - 0,2dB v celém rozsahu. Napájení je jednoduché 9V, ale je pomocí IC3A rozděleno na nesymetrické (+3,6V a -5,4V) - zapojení tedy využívá plovoucí zem, proto není možné spojit napájecí zem s výstupní!

    Součástky je nejlépe použít s malou tolerancí - všechny rezistory postačí 1%, C1-C6 musí být kvalitnější - MKP nebo MKC, případně svitkové.

 

  

   

 

Nízkofrekvenční voltmetr - Skládá se z usměrňovacího převodníku a panelového měřidla. 

    

A) Panelové měřidlo

 

 

    

    A/D převodník je realizovaný obvodem ICL 7107, zobrazení je na LED display 3,5místa. Je zapojen podle katalogového listu, napájení je oddělené +5V a -5V. Jinou možností je využít vnitřního oscilátoru, signál zesílit a usměrnit a získat tak záporné napětí. To však mělo nízkou úroveň (asi 3V) a způsobovalo chybu měření celého převodníku, proto jsem zvolil první možnost. Země GND (napájecí) a GND M (měřící) není možné propojit, protože vznikne zemní smyčka, do které se indukuje rušení vyzařované z transformátoru. Trimrem 1k se měřidlo kalibruje. Citlivost je 200mV, vstupní odpor téměř nezměřitelný. Protože jsem použil LED displaye se společnou katodou, musí výt všechny výstupy na segmenty invertovány. Jsou použity obvody CMOS typu 4069 (6 inventorů v jednom pouzdře dil 14), které přímo budí segmenty displaye - index 0 znamená první zobrazovač zleva (první místo), index 3 poslední místo zleva. Např. E1 je segment E na prvním zobrazovači. G0 je znaménko mínus, B0+C0 číslo 1 na prvním zobrazovači - protože je rozlišení 3,5 místa a maximální zobrazitelná hodnota -199,9.

 

 

Pořadí vývodů na DPS displaye (ze strany spojů):



***************************************************** horní strana ******************************************************
GND - C1 - DP1 - E2 - D2 - GND - C2 - DP2 - E3 - D3 - GND - C3 - DP3 - E4 - D4 - GND - C4 - DP4

***************************************** dolní strana *****************************************
G1 - B1 - G2 - F2 - A2 - B2 - G3 - F3 - A3 - B3 - G4 - F4 - A4 - B4

 

 

 

B) Usměrňovací převodník

 

 

    Zapojení opět pochází z AR (SaK 0/97). Je použito opět jednoduché napájení +15V, které se připojuje na svorky J5 a J6. IO1a vytváří umělou zem, která je posunuta proti -U. Původní zapojení využívalo napájecí napětí 9V z baterie, proto je na schématu +5,02V a -3.38V. Z důvodu většího možného rozkmitu vstupního signálu jsem zvolil napájecí napětí až na mezní hranici integrovaného obvodu - tedy 15V, vnitřní nesymetrické napětí je potom +8,6V a -5,6V. Trimrem P1 se nastaví 0V na výstupu. IC1B je zapojen jako sledovač, zajišťuje tak vysokou vstupní a malou výstupní impedanci. IO1C usměrňuje signál, dále následuje dolní propust, která odfiltruje rušivé kmitočty. IO1D je výstupní zesilovač s nastavením ss posuvu. Na svorky J3 a J4 se připojuje panelové měřidlo (J3 na IN a j4 na GND M). Jako OZ je nutné použít typ TLC274 (4xOZ v jednom pouzdře DIL 14), protože je tak dosaženo největší možné měřené vstupní úrovně. Linearita převodníku je velmi dobrá, frekvenční charakteristika s odchylkou max. 0,1dB v celém pásmu 20Hz-20kHz. Základní měřící rozsah je 2V, pro menší by bylo nutné použít další zesilovač - pak je ale nutné umístit celý převodník do stínící krabice spolu s přepínačem rozsahů atd. Vstupní signál se připojuje na svorky J1 a J2 (v mém případě na převodník J1 na OUT děliče, J2 na GND).

 

 

    Aby bylo možné měřit i  vstupní signály s vyšší amplitudou (20V a 200V), použil jsem vstupní dělič. Přepínač je dvojitý a jeho druhou sekcí se přepíná desetinná tečka na LED displayi.

 

 

 

 

Napájecí zdroj celého přístroje

 

 

   Klasicky zapojení zdroj s trafem z EI plechů. Výstupní napětí jsou +15V pro usměrňovací převodník, +9V pro sinusový generátor, +5V a -5V pro digitální panelové měřidlo. Zapojení s obvodem 555 představuje astabilní klopný obvod, po usměrnění výstupního signálu se získává záporné napětí -5V (ve skutečnosti zmenšené o úbytek na diodě BAT 85).

 

 

 

Předlohy DPS v PADSu:            display    voltmetr    generátor

Předloha předního panelu v Autocadu        panel

== tato stránka se nachází na adrese www.djpeak.cz ==