1 kHz sinusoidālas formas signāla ģenerators

 

Šoreiz autors izveidojis elektrisko principiālo shēmu, izmantojot Vīna tilta slēgumu. Shēma ir veidota tā, lai tās darbībai varētu izmantot vienpolāru elektrobarošanu, piemēram, 9 V bateriju.

1.1.att. 1 kHz sinusoidālas formas signāla ģeneratora elektriskā principiālā shēma


Sinusoidālas formas signāla ģeneratora darbības princips ir balstīts uz Vīna tilta slēguma, kur ģenerētā signāla frekvence ir atkarīga no C1, C2 kondensatoru vērtībām, kur C1=C2=C, R3 un R4 rezistoriem, kur R3=R4=R. 

R3 rezistors kopā ar C1 kondensatoru veido augstfrekvenču filtru, bet C2 kondensators kopā ar R4 rezistoru darbojas kā zemfrekvenču filtrs, kas nozīmē, ka abi filtri kopā darbojas kā joslas filtrs.

Ģenerētā signāla frekvenci var aprēķināt, izmantojot šādu formulu: fr = 1/(2πRC). 

Piemēram, ja R3 un R4 rezistoru pretestība ir 1,5 kΩ, bet C1 un C2 kondensatoru kapacitāte ir 100 nF, tad ģenerētā signāla frekvence ir 1061,6 kHz (1/(6,28*1,5*10^3*100*10^(-9))). Tā kā komponentēm ir noteikta pielaide, tad šī vērtība (teorētiskā) nedaudz atšķiras no reālās.

Tā kā pēc teorijas 1/3 no signāla amplitūdas tiek atgriezta uz neinvertējošo ieeju, jo signālu vājina abi RC filtri, kas maiņsprieguma gadījumā veido sprieguma dalītāju, tad operacionālā pastiprinātāja pastiprinājuma koeficientam ir jābūt vienādam ar 3, bet praktiski nedaudz lielākam. Šāds pastiprinājuma koeficients ir nepieciešams, lai operacionālais pastiprinātājs varētu uzsākt nerimstošu signāla ģenerēšanu.

Pastiprinājuma koeficienta iestatīšanai tiek izmantoti R1 un R2 rezistori, kur pastiprinājuma koeficientu var aprēķināt, izmantojot šādu formulu: A=R1/R2+1.

Tā kā signāla ģeneratora darbībai nepieciešama divpolāra elektrobarošana, lai signālam būtu gan pozitīvais, gan negatīvais pusperiods, tad šoreiz ģenerētais signāls svārstās ap pusi no elektrobarošanas. Izmantojot U2:A operacionālo pastiprinātāju kā sprieguma atkārtotāju, tiek nodrošināts 4,5 V atbalsta spriegums, kas tiek izmantots kā sinusoīdas viduspunkts, kas nozīmē, ka shēmas kopējais zemējums tiek izmantots kā -4,5 V, bet 9 V pieslēgvieta tiek izmantota kā +4,5 V.

Viduspunkta iestatīšanai tiek izmantoti R5 un R6 rezistori, kuri veido sprieguma dalītāju. 

C4 kondensators paredzēts trokšņu ietekmes mazināšanai.

Lai nodrošinātu ģenerētā signāla amplitūdas stabilizāciju, tiek izmantotas divas Zēnera diodes (D1 un D2).

Lai neslogotu signāla ģeneratoru, tiek izmantots sprieguma atkārtotājs (U1:B).

Izmantojot RV1 potenciometru, lietotājam ir iespēja regulēt ģenerētā signāla amplitūdu.

Signāla ģeneratora ieslēgšanai vai izslēgšanai paredzēts izmantot SW1 slēdzi.