Функциональный генератор на ОУ

Генератор сигналов, о котором пойдет речь, собран всего на одном ОУ и двух полевых транзисторах. Его с успехом могут повторить даже начинающие радиолюбители. Прибор генерирует напряжения прямоугольной и треугольной формы частотой от 20 Гц до 20 кГц, а также пилообразные колебания положительной и отрицательной полярности частотой от 40 Гц до 40 кГц.

Рис. 1. Упрощенная схема мультмвибратора на ОУ.

Основой генератора служит мультивибратор на ОУ, упрощенная схема которого приведена на рис. 1. Самовозбуждение мультивибратора обеспечивается положительной обратной связью через делитель R2R3, период колебаний определятся временем перезарядки конденсатора С1 через резистор R1 до уровня, заданного этим делителем, На выходе ОУ формируются импульсы прямоугольной формы со скважностью 2 (“меандр”).

Так как конденсатор С1 перезаряжается через резистор, на нем формируется изменяющееся по экспоненциальному закону напряжение. Для получения высоколинейного треугольного напряжения вместо резистора R1 необходимо включить двуполярный источник тока, а для формирования из треугольных колебаний пилообразного напряжения — обеспечить зарядный ток, в несколько десятковраз больший разрядного. Все это и реализовано в функциональном генераторе, принципиальная схема которого представлена в тексте.

Генератор состоит из мультивибратора на ОУ DA1, двуполярного регулируемого источника тока на транзисторе VT2 и выпрямительном мосте VD1 и истокового повторителя на транзисторе VT1. Нужный поддиапазон частот выбирают переключателем SA1, в пределах поддиапазона генератор перестраивают резистором R4, изменяющим ток двуполярного источника. Выключателем SA3 выбирают форму генерируемых колебаний (при замыкании его контактов частота колебаний повышается вдвое), а переключателем SA2 — полярность пилообразного напряжения. Если выключатель SA3 установлен в положение, показанное на схеме, к выходу 1 подводится треугольное напряжение, а к выходам 2 и 3 — прямоугольное (“меандр”). При замкнутых контактах этого выключателя на выход 1 поступают пилообразные колебания, а на выходы 2 и 3 — короткие импульсы, совпадающие (по времени и длительности) с их обратным ходом. Максимальная амплитуда импульсов на выходе 1 — 0,5…2 В, на выходе 2 — 10 В (в первом случае амплитуду регулируют резистором R3, во втором — резистором R6).

Вместо ОУ К140УД6 в генераторе можно применить К140УД7, К140УД8, вместо транзисторов КПЗОЗВ — КПЗОЗБ, КП307Е, сборки КПС104Б, КПС104Г, КПС104Д, а также транзисторы КП103Е, КП103Ж, КП103И (при использовании последних полярность включения моста VD1 необходимо изменить на обратную, а вывод стока транзистора VT1 и верхний по схеме вывод резистора R3 поменять местами), Постоянные резисторы могут быть типа ВС или МЛТ, подстроечный — СПЗ-1, СП5-2 или СП5-16, переменные — СП или СПО. Оксидные конденсаторы С4, С5 — К50-3, К50-6 или К53-1, С1, С6 — К50-6 или К53-7, остальные — МБМ или КМ. Выпрямительный мост VD1 и диоды VD2, VD3 можно заменить диодами серий КД503, КД510, КД522 и т. п. Переключатель SA1 — ПМ или МПН-1; SA2, SA3 — П2К или МТ1.

Рис. 2. Конструкция генератора.

Возможный вариант конструкции генератора изображен на рис. 2, а его внешний вид — на рис. 4. Все детали смонтированы на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита, служащей одновременно и передней панелью прибора. Между ней и фальшланелью из органического стекла помещен лист бумаги, на который нанесены обозначения органов управления и гнезд. Примерное расположение монтажных площадок, к которым припаяны выводы деталей, показано на рис. 3 вкладки.

Рис. 3. Примерное расположение контактных площадок на печатной плате и схема соединений на ней

Неиспользуемые выводы ОУ и транзисторов при монтаже обкусывают.

При налаживании генератора подключают осциллограф к выходу 1 и подстроечным резистором R1 добиваются максимально возможной амплитуды неискаженного треугольного напряжения во всем интервале частот. Затем подбирают конденсаторы С1—СЗ до получения частотных поддиапазонов 20…200 Гц (С1), 0,2… 2 кГц (С2) и 2…20 кГц (СЗ) с запасом на краях не менее 10 %. И наконец, градуируют шкалу, используя частотомер или образцовый генератор и осциллограф.

Рис. 4. Внешний вид генератора.

Если необходимы пилообразное и треугольное напряжения амплитудой до 10 В, взамен истокового повторителя на транзисторе VT1 следует применить усилитель на ОУ К140УД6 с коэффициентом передачи в пределах 5…20 (подбирают экспериментально). В заключение следует указать, что верхнюю границу диапазона генерируемых сигналов можно значительно повысить, применив более быстродействующий ОУ.