"Скоро сказка сказывается, да не скоро дело делается".
Он ждал своей очереди быть собранным с сентября прошлого года. И наконец дождался.
Спаял и собрал я его в марте года нынешнего. А статью получилось оформить только сейчас.
Простой функциональный генератор на микросхеме XR2206.
Представлен в виде радиоконструктора ― готового набора для пайки и сборки.
Продаётся на маркетплейсах и в магазинах радиоэлектроники по вполне бюджетной цене.
И за прошедший год цена на него, с учётом стоимости доставки, практически осталась прежней, а кое-где даже снизилась. Что, конечно, не может не радовать.
Я брал его на Озоне с доставкой из Китая. Это обошлось мне тогда примерно в 400 рублей. Также радиоконструктор можно приобрести и на AliExpress.
Бывают эти наборы и в "ЧИП и ДИП", хотя и значительно дороже, а также иногда и в TIXER.RU.
Данный простой функциональный генератор способен выдавать импульсы синусоидальной, треугольной или прямоугольной формы с регулируемой частотой в диапазоне примерно от 1 Гц до 1 МГц. Пять частотных поддиапазонов, переключаемых перемычкой. Регулировка амплитуды выходного сигнала при синусе и треугольнике. Грубая и плавная регулировка частоты. Готовый корпус из органического стекла. "Этажерочная" конструкция, легко наращиваемая при дальнейших усовершенствованиях.
Простота сборки, широкая распространённость и относительная дешевизна набора позволяют использовать его начинающими радиолюбителями как для самых разнообразных экспериментов в области радиоэлектроники, так и в составе домашней измерительной радиолаборатории начального уровня. Практичность и удобство работы с генератором повышаются, если применять его в комплекте с дополнительным частотомером.
Мне же он понадобился как источник стабильного синусоидального сигнала с изменяемой частотой для сборки бюджетного измерителя-построителя амплитудно-частотных характеристик. А в частности, для построения АЧХ радиотракта старинного радиоприёмника "ВЭФ-202", который терпеливо ждёт точной настройки уже больше года. Надеюсь и это когда-нибудь произойдёт.
А пока постараюсь описать радиоконструктор функционального генератора и свой личный опыт по его сборке и использованию.
1. Первоисточники и следующие за ними.
Основой радиоконструктора является специализированная микросхема XR2206 (XR2206CP).
С техническим описанием на эту микросхему (datasheet) можно ознакомиться, например, здесь.
Как заявлено производителем в описании, данная микросхема может быть использована не только для построения функционального генератора с выдачей на выходе импульсов синусоидальной, треугольной или прямоугольной формы, но и для генерации пилообразного сигнала или в качестве генератора качающейся частоты (sweep-генератора). Также в документации упоминаются цепи микросхемы и для получения амплитудно-модулированного сигнала и для сигналов частотной манипуляции.
Сам этот набор-радиоконструктор широко распространён и известен довольно давно. Его описания кочуют в разных видах по всемирной паутине уже не менее десятка лет. Вот лишь некоторые из них, найденные в сети в процессе сборки и изучения конструкции и подготовки данной статьи.
2. Генератор сигналов из набора: плюсы и минусы
3. Набор для сборки ― генератор сигналов на XR2206 до 1МГц с разными формами сигналов.
5. Внятная инструкция на английском с возможностью отображения перевода на русский
6. ... и она же в несколько усечённом виде в формате .PDF для скачивания
Надо сказать, что китайские разработчики радиоконструктора по своему творчески переработали и упростили-урезали схему, быть может значительно отойдя от классической, описанной в даташите. Кроме этого ими были изменены номиналы отдельных радиодеталей.
Есть предположения, что и сама микросхема, которой комплектуется набор, также несколько отличается от оригинальной. На это, в частности, указывает рекомендация из инструкции питать радиоконструктор напряжением в диапазоне 9...12 вольт, при более высоком напряжении питания стабильность частоты и формы выходного сигнала не гарантируется. При этом, как заявлено в даташите, оригинальная микросхема должна поддерживать стабильную работу при напряжении питания от 10 до 26 вольт.
С учётом данных конструктивных изменений не меньше источников рассматривают не только исходный набор, но и всевозможные его доработки и усовершенствования, расширяющие функциональность и стабильность, улучшающие параметры работы генератора, эргономику его конструкции, форму и характеристики выходных сигналов, приводящие-возвращающие покупную упрощённую версию к оригинальной, описанной в даташите, схеме.
Вот ещё несколько примеров и таких статей, с доработками.
7. Генератор сигналов на XR2206. Набор для сборки, плюс доделки.
8. Что такое функциональный генератор, и как им пользоваться
9. Конструктор «Функциональный генератор на микросхеме XR2206»
12. И другие доработки исходного радиоконструктора, при необходимости
И если посмотреть все эти описания, сравнив между собой, становится видно, что во многом они схожи, стандартны, начинаются с распаковки, сборки и пайки. Различия идут уже потом и выражаются и в отдельных доработках и усовершенствованиях и в конечном предназначении-применении собранного прибора.
Не станем отступать от устоявшейся традиции и мы, двигаясь планомерно и последовательно.
Да это и вряд ли возможно. Словно сам набор-конструктор, как впрочем и любой другой прибор, купленный на общепланетарной ярмарке-барахолке, задаёт и определяет наше направление.
2. Распаковка.
Радиоконструктор приехал ко мне в виде четырёх простых прозрачных полиэтиленовых пакетиков с застёжкой.
В первом находилась печатная плата с бумажной инструкцией по сборке.
Во втором радиодетали-комплектующие.
А в третьем ― элементы корпуса из оргстекла под защитной светло-коричневой бумагой, да в отдельном маленьком пакетике винтики-гаечки для их крепления.
3. Инструкция и принципиальная схема.
Инструкция по сборке представляет собой листок формата А4, на одной половинке которого приведена монтажная схема расположения деталей на плате генератора и таблица с перечислением их номиналов. На другой половинке листа очень краткие текстовые рекомендации на английском языке по монтажу, пайке, подключению к источнику питания, настройке и последующему использованию собранного прибора. Здесь же приведена схема электрическая принципиальная.
К сожалению, инструкция из моего экземпляра радиоконструктора была такого низкого качества, перепечатка с перепечатки в неизвестной, но явно неоднократной степени, что даже сканирование с высоким разрешением не позволило точно и с уверенностью разобрать, что в ней написано. Значение большинства слов приходилось больше отгадывать, чем читать. Про монтажную и принципиальные схемы можно сказать однозначно ― совершенно неразборчивы и для использования непригодны. Начинающим радиолюбителям пользоваться такой инструкцией точно нельзя, чтобы не наделать ошибок.
Да и более опытным мастерам паяльника и гуру проводов и сигналов тоже рекомендовать её не могу.
Более лучшего качества скан инструкции нашёлся в одном из сторонних источников.
Хотя со схемой электрической принципиальной и здесь тоже не очень понятно. Но номиналы радиодеталей и их нумерацию в таблице разобрать уже можно. А значит и напаять их на плате тоже получится.
Более качественная схема электрическая принципиальная с сайта "В гостях у Самоделкина" ― uSamodelkina.ru
Не смог удержаться и нарисовал свой вариант этой же принципиальной электрической схемы.
[Скачать схему электрическую принципиальную в формате .JPG или в формате .PDF].
И получается ― отсутствие самоконтроля, "тяп-ляп" и небрежность производителей-оформителей радиоконструктора побуждают к творчеству его пользователей? Причём не только меня одного, а буквально каждого, кто пытался разобраться и делал описание этого конструктора раньше.
4. Печатная плата и комплектующие.
Печатная плата красивая. Двухсторонняя, ярко-красного цвета, меняющая при различном освещении оттенок с малинового до почти оранжевого.
С металлизацией отверстий и отчётливой, качественной шелкографией со стороны монтажа радиодеталей.
Печатные площадки на плате уже залужены.
Надписи регуляторов немного съехали за край платы, но это не критично.
Слева ― регулировка амплитуды.
В центре ― тонкая подстройка частоты.
Справа ― грубая регулировка частоты.
Ещё из замеченного, хотя и мелкого, но всё-таки "тяп-ляпа".
- По краям колет пальцы стеклотекстолитом, как новый шерстяной бабушкин свитер. Не обработаны края. Лечится за пару минут обычным надфилем или напильником.
- Отверстия для выводов радиодеталей слишком большого диаметра. Из-за этого при пайке жидкий горячий припой может утекать-просачиваться через отверстия на сторону с радиодеталями, что несколько напрягает и требует дополнительного контроля.
- Разводка выводов регулятора амплитуды выходного сигнала сделана наоборот. При вращении регулятора по часовой стрелке амплитуда выходного сигнала уменьшается, что очень непривычно и неудобно. Пришлось дорабатывать, перекидывая подключение центрального вывода переменного резистора. Что мешало разработчикам сделать правильную разводку на плате изначально ― загадка.
Перед пайкой сортируем-раскладываем радиодетали, условно разбив их на две группы: мелкие и крупные.
Корпусные элементы и крепёж пока откладываем в сторону.
5. Пайка.
Перед пайкой выводы радиодеталей желательно зачистить и нужно залудить.
Также перед пайкой стоит заранее проверить исправность резисторов и конденсаторов и их номиналы с помощью омметра и транзистор-тестера.
Пайку проводил обычным паяльником мощностью 40 ватт. Припой ПОС-61, проволочный трубчатый, диаметром 1 мм, с канифолью внутри.
Дополнительно в качестве флюса использовал обычную сосновую канифоль.
Паял плату, начиная с самых мелких радиодеталей, затем переходя к более крупным.
Это совсем не строгий порядок, просто мне так было удобнее.
А вы паяйте так, как удобнее вам.
Сначала постоянные резисторы, затем керамические и электролитические конденсаторы.
Потом маленький штыревой разъём переключателя вида выходного сигнала и штыревой разъём побольше для переключателя поддиапазона частоты.
Затем голубой разъём для подключения выходных проводов и гнездо для подключения источника питания.
Перед пайкой гнезда питания подложил под него прямоугольную резиновую прокладку, вырезанную из старой велосипедной камеры, чтобы гнездо располагалось примерно на 1 мм выше над платой, правильно входя в паз корпуса.
Затем припаял переменные резисторы. Аккуратнее, они тоже разных номиналов, не перепутайте!
Гнездо для микросхемы припаивал в последнюю очередь. Его корпус пластиковый, как и у других разъёмов, поэтому их выводы паять нужно быстро, стараясь не перегреть.
А саму микросхему, внимательно проверив правильность установки по ключу на её корпусе, и слегка подогнув выводы, аккуратно устанавливаем в разъём уже в самом конце, при завершении монтажа и перед первым включением прибора.
6. Тестовый стенд и его характеристики.
Перед первым включением прибора установил перемычки на штыревые разъёмы переключения вида выходного сигнала и выбора частотного поддиапазона.
Для подключения источника питания и контроля сигнала на выходе стандартные разъёмы радиоконструктора не использовал, а просто подпаял монтажные провода к нужным контактным площадкам на плате.
В качестве источника питания использовал три последовательно соединённых литий-ионных аккумулятора типоразмера 18650, с общим напряжением около 11 вольт.
Для измерения параметров и формы выходного сигнала задействовал осциллограф FNIRSI-1C15. Его паспортная полоса пропускания заявлена в 110 МГц, что более чем достаточно для измерения сигнала максимальной частоты в районе 1 МГц.
Радиоконструктор заработал сразу после включения, импульсы на выходе появились, на вращение рукояток регулировки и переключатели поддиапазонов и формы сигнала прибор реагировал.
Тестовый стенд при этом выглядит так.
Также пробовал подключать прибор к этому же источнику через линейный стабилизатор напряжения на микросхеме LM317, подавая вместо одиннадцати девять вольт питания. В обоих случаях генератор работал исправно.
От источника питания прибор потребляет ток примерно в 15-20 миллиампер.
Когда первая радость от работоспособности спаянного радиоконструктора немного утихла, настало время посмотреть на его параметры более внимательно.
7. Первые доработки.
Хотя данная статья описывает сборку, использование и характеристики функционального генератора "как есть", "из коробки", некоторые доработки радиоконструктора сделать всё-таки пришлось. Их две, и обе связаны с эргономикой, с удобством работы с прибором.
Доработка первая. Повышение точности при установке регулятора тонкой подстройки частоты.
Изначально сопротивления переменных резисторов R8 (100 кОм ― для грубой установки) и R7 (50 кОм ― для тонкой подстройки частоты выходного сигнала) в радиоконструкторе генератора различаются всего лишь в два раза. Из-за этого тонкая подстройка практически почти не отличается от грубой и выставить резистором R7 точное значение частоты генератора довольно затруднительно.
Исправить ситуацию можно уменьшением сопротивления переменного резистора R7, включённого в схему реостатом.
Так как переменного резистора с меньшим сопротивлением такой конструкции у меня не было, то для уменьшения его сопротивления я просто припаял параллельно к его выводам постоянный SMD-резистор типоразмера 1206 сопротивлением 10 кОм.
Общее максимальное сопротивление резистора точной подстройки частоты при этом составило (50*10)/(50+10)=500/60=8.33 кОм, что оказалось вполне достаточно.
Из-за подключения дополнительного резистора и уменьшения общего сопротивления всей цепи максимальная частота генератора снизилась примерно на 140 кГц и вместо 1.3 МГц составила около 1.16 МГц, что всё равно превышает заявленные характеристики генератора от 1 Гц до 1 МГц по частоте и вполне приемлемо.
Если же потребуется повысить точность установки нужной частоты ещё сильнее, вместо резистора на 10 кОм вполне можно подключить резистор с меньшим сопротивлением, например на 7.5 кОм или даже 5.1 кОм.
Доработка вторая. Переключение выводов регулятора амплитуды выходных импульсов в правильном направлении.
Как упоминалось выше, разводка выводов данного регулятора (переменного резистора R2) на печатной плате в радиоконструкторе сделана неправильно. Из-за этого при вращении ручки регулятора по часовой стрелке амплитуда сигнала не увеличивается, что исторически общепринято и психологически и подсознательно ожидаемо, а уменьшается, что весьма непривычно и практически очень не удобно.
Для исправления ситуации достаточно средний вывод переменного резистора R2 переключить от одного крайнего вывода, подключённого к микросхеме (вывод 3-MO микросхемы) к другому крайнему выводу этого же резистора R2, подключённому к точке соединения резисторов R3 и R5 по схеме.
Для этого потребуется сначала освободить средний вывод переменного резистора R2, разрезав-разорвав с помощью резака печатные дорожки на плате, как со стороны печатных проводников...
... так и со стороны радиодеталей.
После отключения среднего вывода переменного резистора R2 допаиваем от него перемычку к крайнему выводу со стороны печатных проводников платы, как на фото 18.
Затем на стороне радиодеталей на плате дополнительным проводком соединяем противоположный крайний вывод переменного резистора R2 с печатной дорожкой, идущей к выводу 3-MO микросхемы, как на фото 19.
На этом эргономические доработки можно считать оконченными. Другие же доработки, схемотехнические, надеюсь рассмотреть позже, уже в следующих частях статьи.
8. Осциллограммы выходных сигналов.
В данном разделе рассматриваются осциллограммы выходных сигналов функционального генератора, сделанные с помощью осциллографа FNIRSI-1C15.
Наиболее интересной для меня в данном случае была форма и характеристики синусоидального сигнала на частоте в районе 465 кГц, так как именно для такой промежуточной частоты радиоприёмного тракта и понадобился мне измеритель-построитель амплитудно-частотных характеристик.
Но для более полного представления я также снял осциллограммы и для других частот данного генератора, от минимальной, составляющей примерно 0.8 Гц, до максимальной, равной 1.16 МГц, в том числе для различных форм сигнала на выходе генератора.
Осциллограммы синусоидального сигнала на выходе генератора при максимальной выходной амплитуде.
Замерены в положении Х1 щупа осциллографа в режиме измерения по переменному току.
(Прокручивайте эту и следующие галереи влево-вправо, чтобы увидеть форму и характеристики сигнала на различных частотах).
Если выставить меньший уровень выходного сигнала, повернув ручку регулировки примерно на 0.75-0.8 от максимального положения, форма сигнала становится более похожей на правильную синусоиду.
Переключив перемычку на плате генератора из положения "Sin" в положение "Tri" пытаемся получить импульсы треугольной формы.
На осциллографе всё так же щуп в положении Х1, сам осциллограф в режиме измерения по переменному току.
Более-менее треугольную форму сигнала получаем в диапазоне частот примерно от 10 Гц до 100 кГц, но и здесь максимумы словно сглажены-закруглены.
И только дойдя до измерений сигнала прямоугольной формы я задался вопросом, а что если на измерения влияет мой осциллограф, шунтируя выход генератора и искажая форму его сигнала?
Нужно попробовать переключить щуп осциллографа в положение Х10, десятикратно повысив его входное сопротивление. Тогда и влияние самого осциллографа на выходной сигнал генератора снизится.
А если переключить осциллограф в режим измерений по постоянному току, исключив влияние переходного разделительного конденсатора в его входных цепях на измеряемый сигнал, то прямоугольная форма измеряемого сигнала ещё немного улучшится.
Необходимо отметить, что в отличие от выхода синусоидального и треугольного сигнала, на выходе с прямоугольным сигналом амплитуда практически постоянна и переменным резистором R2 не регулируется. Эту конструктивную особенность также стоит учитывать при тех или иных применениях данного функционального генератора.
В общем, частоту и амплитуду выходного сигнала данная схема держит достаточно стабильно.
А над его формой ещё, наверное, предстоит поработать.
9. Сборка.
В комплекте с радиоконструктором поставляются и корпусные элементы, выполненные из прозрачного оргстекла толщиной 2 мм.
Это позволяет сразу придать собираемому функциональному генератору вид законченной конструкции, поместив его в довольно компактный корпус достаточно привлекательного вида.
Четыре боковые стенки корпуса в поставке радиоконструктора размещены на общей раме-основании. Перед самой сборкой их нужно аккуратно выдавить с неё.
Для защиты от царапин поверхность корпусных элементов из оргстекла первоначально заклеена бумажной наклейкой светло-коричневого цвета.
При сборке её необходимо аккуратно снять.
Впрочем, можно и оставить, тогда собранный генератор отдалённо будет похож на миниатюрный ящичек из дерева или фанеры.
Это уже кому как больше нравится.
На верхней панели на поверхности оргстекла выгравированы подписи к элементам управления и контактам разъёмов. Качество гравировки не очень хорошее, но понять, что написано, можно вполне. Это довольно удобно, не придётся запоминать при эксплуатации прибора в будущем.
Спаянная плата функционального генератора монтируется на основании из оргстекла и закрепляется на нём четырьмя короткими винтиками-гаечками по углам платы.
Левую боковую стенку корпуса желательно установить в пазы на основании до закрепления установленной платы винтами из-за расположения разъёма питания.
Остальные боковые стенки в пазы можно установить и позже, после закрепления платы.
Корпус, а точнее его дно-основание и верхняя панель-крышка, стягиваются-скрепляются с помощью четырёх длинных винтов. Длина этих винтов подобрана точно под высоту корпуса, а гайки для крепления отсутствуют. Разработчиками конструктора предлагается ввинчивать эти винты в крепёжные отверстия в форме звёздочек, сделанные по углам в самом оргстеклянном основании.
Решение это, ввиду хрупкости оргстекла, довольно сомнительное и однозначно одноразовое. В дальнейшем, при приведении конструкции к более практичному виду, придётся заменить винты на более длинные, а при добавлении к "этажерке" второго этажа с автономным источником питания использовать дополнительные латунные монтажные стойки, подобранные по длине.
Пока же собранная конструкция "почти игрушечного", но, тем не менее, вполне работоспособного функционального генератора выглядит так.
25 июля 2025 года.
С уважением, Ваш @mp42b.
<-- Предыдущая статья | Содержание 2019-2024 | Следующая статья -->
Прошлые статьи по этой теме:
1. Наш домашний радиоприёмник "ВЭФ-202". Полвека назад и сегодня.
#простые вещи #сделай сам
#mp42b #mp42b_радио #измерения
#функциональный генератор
#радиоконструктор
#старинный радиоприёмник
#ВЭФ-202 #VEF-202 #восстановление