Об этой возможности микросхемы XR2206 и собранного на её основе функционального генератора раньше я просто не знал.
И вряд ли бы заметил и обратил внимание, так как в техническом описании на саму микросхему теме амплитудной модуляции уделено не более пары абзацев сжатого текста, схем никаких не приводится, а только лишь не совсем понятный график.
В переводе цитата звучит так:
Амплитудная модуляция:
Выходная амплитуда может модулироваться путём подачи постоянного смещения и модулирующего сигнала на вывод 1. Внутреннее сопротивление на выводе 1 составляет приблизительно 100 кОм. Выходная амплитуда изменяется линейно с приложенным напряжением к выводу 1 при значениях постоянного смещения на этом выводе в пределах 14 вольт от VCC/2, как показано на Рисунке 6. При приближении уровня смещения к VCC/2 фаза выходного сигнала меняется на противоположную, а амплитуда проходит через ноль. Это свойство подходит для фазовой манипуляции и генерации амплитудной модуляции с подавленной несущей. Общий динамический диапазон амплитудной модуляции составляет приблизительно 55 дБ.
ВНИМАНИЕ: Управление амплитудной модуляцией должно использоваться совместно с хорошо стабилизированным источником питания, поскольку выходная амплитуда становится функцией VCC.
Но иногда нужные события случаются, словно сами по себе, а нужные решения приходят, как бы не старался пройти мимо, закрыв на них глаза.
В этот раз в поисках стандартных доработок радиоконструктора я наткнулся на эту же тему амплитудной модуляции в статье "XR2206 Function Generator".
И хоть практическая реализация идеи, предложенная автором той статьи, а именно использованное схемотехническое решение, осталось мне не совсем понятным, обозначена тема была настолько чётко и явно, что не заметить и не попробовать осуществить эту возможность на практике было просто нельзя.
Добавлю, что подобная функциональность понадобилась мне в рамках сборки простого и бюджетного построителя амплитудно-частотных характеристик радиотракта старинного радиоприёмника "ВЭФ-202", для его настройки "по науке".
Причём вплоть до настоящего момента у меня есть только довольно смутное, на уровне функциональных блоков и модулей, представление, как всё это будет работать в итоге. А конечный результат далеко не гарантирован. Но ведь тем и интереснее!
1. Итак, сама идея.
Изначально в стандартной и типовой схеме радиоконструктора функционального генератора вывод 1 микросхемы XR2206 замкнут на общий провод.
Если это соединение разорвать, а затем подать на вывод 1 сигнал от внешнего генератора импульсов, то на выходе нашего функционального генератора можно получить амплитудно-модулированный сигнал.
При этом сигнал с внешнего генератора будет модулирующим, а сигнал самого функционального генератора — несущей.
2. Первый шаг для реализации идеи.
Для осуществления нашей задумки прежде всего необходимо отключить вывод 1 микросхемы XR2206 от общего провода схемы.
Если вы только собрались паять сам радиоконструктор функционального генератора и имеете на руках его, ещё не тронутую припоем и канифолью печатную плату, сделать это можно с помощью резака, разрезав 7 (целых семь!) тонких перемычек и широких проводников, вокруг первого вывода микросхемы на обоих сторонах платы.
Но у меня сам функциональный генератор уже собран. И если я могу воспользоваться резаком для трёх перемычек к первому выводу микросхемы со стороны печатных проводников, то оставшиеся четыре перемычки находятся на стороне деталей, под панелькой для микросхемы и резаку уже недоступны.
Отгибать у микросхемы первый вывод, не вставляя его в панельку — так себе решение. Есть большой риск, что он просто отломится, если не после первого отгибания, так после второго.
Выпаивать панельку целиком тоже очень не хочется.
Поэтому, предварительно аккуратно вытащив микросхему, я выпаял и вытащил из панельки всего один контакт. Вывод первый.
А затем просто рассверлил печатную плату. Отверстие с контактной площадкой на месте первого вывода. Сверлом диаметром 3.3 мм.
Сверлил только саму плату, стараясь не задеть сверлом панельку для микросхемы.
Потом припаял к извлечённому раннее из панельки контакту кусочек медного одножильного обмоточного провода в эмалевой изоляции диаметром 0.75 мм и вставил контакт с припаянным проводом в панельку обратно.
Подсказка: Если какие-либо фотографии или скриншоты из данной статьи на Вашем экране выглядят не слишком отчётливо, попробуйте увеличить изображение, щёлкнув по нему мышью, либо откройте нужную картинку в полном размере в новой вкладке своего браузера.
Для большей уверенности в достаточности изоляции надел снизу платы на провод пару трубочек термоусадки, уперев их вплотную к панельке, так, чтобы ни сам провод, ни его изгиб в просверленном отверстии никоим образом не касались самой платы.
На этом первый вывод микросхемы от общего провода вполне можно считать изолированным.
3. Динамически подключаемое-отключаемое сохранение изначальной функциональности.
Если внимательно посмотреть на исходную печатную плату и схему радиоконструктора, можно заметить, что переставляя перемычку из положения J1 Sine (синусоида на выходе) в положение J2 Triangle (на выходе сигнал треугольной формы) мы размыкаем всего лишь одну цепь, отключая резистор R4 от микросхемы. Контакты разъёма J2 Triangle на плате свободны, вообще ни к чему не подключены. И, насколько я понимаю замысел разработчиков данной печатной платы, сделаны они только для того, чтобы сама перемычка, из-за своих небольших размеров, всегда оставалась на приборе, имела меньше шансов затеряться в беспорядке рабочего стола экспериментатора.
Эта особенность разводки печатных проводников платы даёт нам прекрасную возможность задействовать два свободных контакта разъёма J2 Triangle, подключая-замыкая вывод 1 микросхемы на общий провод, либо отключая его от общего провода с помощью перемычки при необходимости.
То есть, манипулируя всего одной перемычкой, мы сможем переключать прибор либо в его первоначальное состояние — контакты разъёма J2 Triangle при этом замкнуты, либо в режим амплитудной модуляции — в таком случае контакты разъёма J2 Triangle должны быть разомкнуты.
А для реализации этой возможности достаточно на плате, со стороны печатных проводников
— соединить перемычкой припоя ближний к микросхеме контакт J2 Triangle с зачищенным от эмали и залуженным полигоном общего провода
— припаять второй конец одножильного медного провода (изолированного на шаге 1 вывода 1 микросхемы) к дальнему от самой микросхемы контакту разъёма-перемычки J2 Triangle.
Ну и, конечно, нам понадобится ответная часть разъёма — ещё одна дополнительная перемычка для разъёма J2 Triangle. Для первоначально-исходного режима работы. Я выбрал с пластиком чёрного цвета.
А при её отключении, для работы прибора в режиме амплитудной модуляции, прямо на эти же контакты разъёма J2 Triangle теперь можно подавать, соблюдая полярность, сигнал от внешнего генератора.
4. Первое подключение внешнего генератора.
В качестве внешнего генератора вы можете использовать любой, доступный вам, низковольтный источник стабильного синусоидального сигнала.
Говоря "низковольтный" я имею ввиду, что максимальная амплитуда сигнала на его выходе ни в коем случае не должна превышать 5 или 6 вольт.
Именно такое значение предельного напряжения между базой и эмиттером допускают маломощные распространённые биполярные кремниевые транзисторы структуры n-p-n, например отечественные КТ315, КТ3102 или импортный BC547.
И хоть у меня нет информации, какой именно модулирующий транзистор подключён открытой базой к выводу 1 внутри микросхемы XR2206 нашего радиоконструктора, но уверен, что он: 1. Биполярный, 2. Структуры n-p-n; также предполагаю, что 3. Маломощный, 4. Кремниевый; и допускаю, что 5. Его характеристики близки к вышеперечисленным КТ315, КТ3102 или BC547.
Для продвижения к решению своей основной задачи сначала в качестве внешнего генератора я использовал простой самодельный генератор-пробник 1+465 (455) кГц для настройки ПЧ-НЧ-трактов радиоприёмников.
Он способен выдавать достаточно стабильный и почти синусоидальный выходной сигнал амплитудой около 0.7 вольт и частотой 1000 Гц.
Подключив его выход к разъёму J2 Triangle на плате функционального генератора (чёрный соединительный провод к общему проводу, зелёный к сигнальному входу — выводу 1 микросхемы), я также подключил к выходу функционального генератора осциллограф.
Осциллограф в режиме измерения переменного тока — AC, с целью уменьшения влияния на сигнал он и его измерительный щуп переключены в положение X10.
Настроил частоту выходных импульсов функционального генератора на 465 кГц, кнопкой Auto на осциллографе включил наилучшее отображение выходной синусоиды.
Внешний генератор сначала переключил в режим выдачи импульсов частотой 1000 Гц, а потом уже включил.
Картинка практически не изменилась.
Регулируя шкалу "Время/деление" осциллографа стал сжимать картинку по горизонтали.
По горизонтали видим широкую ровную полосу, по вертикали у неё никаких всплесков или волн.
Это значит, что амплитудной модуляции здесь пока нет.
А управляющий транзистор с "открытой-не подключённой" базой на первом выводе микросхемы на самом деле закрыт.
5. Задаём смещение модулирующему транзистору.
Чтобы биполярный транзистор мог открыться, на его базу также необходимо подать напряжение смещения.
Об этом упоминается, причём настойчиво и явно, в первом же предложении раздела про амплитудную модуляцию даташита на микросхему.
"Выходная амплитуда может модулироваться путём подачи постоянного смещения и модулирующего сигнала на вывод 1".
Модулирующий сигнал у нас уже есть, теперь дело за постоянным смещением.
Наш управляющий транзистор структуры n-p-n, а значит открывается положительным, относительно эмиттера, напряжением на базе.
Положительное напряжение можно взять с "плюса" источника питания (+9..+12V), например с вывода 4 микросхемы нашего функционального генератора.
Для этого между базой транзистора и плюсом источника питания включается резистор смещения. Он ограничивает ток базы транзистора. Сопротивление резистора смещения подбирается, можно подбирать его экспериментально.
Основная задача при этом — приоткрыть транзистор, переведя его в рабочий режим, но не допустить превышения максимально допустимого тока базы.
Для подобных маломощных транзисторов (например для BC547) предельно допустимый ток базы указывается в даташитах отдельных производителей и составляет не более 5 миллиампер.
При слишком большом токе базы транзистор откроется полностью, но долго не проработает, перегреется и сгорит. А так как он находится внутри микросхемы, придётся менять её целиком. Приобретение отдельной микросхемы XR2206 скорее всего обойдётся дороже самого радиоконструктора, поэтому в таком случае зачастую будет проще и дешевле приобрести ещё один радиоконструктор.
Но доводить до этого не хотелось бы, и, конечно, не стоит.
Сначала, в качестве резистора смещения, я взял многооборотный миниатюрный подстроечный резистор 3296 сопротивлением 100 кОм. Выставил на нём заранее максимальное сопротивление, подпаял выводами к плате функционального генератора (к выводу 1 микросхемы, идущему к контакту разъёма J2 Triangle и к плюсовому печатному проводнику — выводу 4 микросхемы).
Включил все приборы (внешний генератор, функциональный генератор, осциллограф) как и раньше, на предыдущем шаге.
Медленно вращая ручку подстроечного резистора, уменьшал его сопротивление, наблюдая за картинкой на экране осциллографа.
Сначала, в диапазоне примерно от 100 кОм до 40 кОм никаких изменений картинки осциллограммы не было.
Потом, при дальнейшем уменьшении сопротивления резистора смещения по верхней и нижней границе полосы сигнала стали заметны небольшие бугорки.
Постепенно они увеличивались.
Для более плавной настройки на этом этапе заменил резистор смещения со 100 кОм на 5 кОм. Снова выставил на нём максимально сопротивление и добился картинки с нормальной амплитудной модуляцией. Тоже при сопротивлении смещения в районе примерно 900 Ом.
Дальнейшее уменьшение резистора смещения показало следующие осциллограммы. Доводить до такого, наверное, не стоит. Долго работать в таком режиме нельзя, рискуем перегреть и потерять управляющий модуляцией входной транзистор микросхемы.
Где-то на этих этапах, если приложить к микросхеме палец, можно почувствовать, что она уже тёплая, вполне ощутимо тёплая.
В таком случае эксперименты сразу и немедленно прекращаем, быстро отключаем все приборы, дожидаемся пока микросхема остынет, выводим сопротивление смещения её регулирующего транзистора назад на участок 1000 — 900 — 880 Ом (в моём случае, а у вас может быть немного по другому), или даже больше, добиваясь устойчивой амплитудной модуляции, примерно как на фото 14.
6. Закрепляем полученный результат схемотехнически и аппаратно.
Для этого, кроме резистора смещения, который я решил оставить подстроечным, мне также понадобился ещё один дополнительный двухконтактный штыревой разъём для его коммутации.
Итоговая схема электрическая принципиальная функционального генератора, после таких доработок выглядит следующим образом.
[Скачать схему электрическую принципиальную в формате .JPG, в формате .PNG или в формате .PDF].
Красным цветом на ней отмечены новые подключаемые элементы.
Подобрав в уголке платы свободные места для расположения дополнительного разъёма и подстроечного резистора смещения, сверлим отверстия под их выводы.
При этом с обоих сторон платы высверленные отверстия стоит дополнительно немного углубить сверлом диаметром 3 мм, сняв медный слой общего провода под красной эмалью вокруг них, тем самым исключив возможность случайного замыкания выводов на общий провод.
На стороне печатных проводников соединяем согласно схеме выводы вновь установленных радиодеталей пайкой одножильным медным лужёным проводом, "горбатыми мостиками", чтобы не замкнуть их на общий провод.
7. Коммутация контактов разъёмов для работы функционального генератора в различных режимах.
Теперь, как и в исходном варианте подключения, перемычка на разъёме J2 соединяет вывод 1 микросхемы с общим проводом.
Резистор смещения к схеме не подключён, функциональный генератор работает в своём основном режиме согласно изначальному замыслу разработчиков.
На его выходе синусоидальный сигнал самой микросхемы. (Или треугольный, если снять ещё и зелёную перемычку с разъёма J1).
Переставив чёрную перемычку с разъёма J2 на J3 и подав, соблюдая полярность, на разъём J2 сигнал с внешнего генератора, получим на выходе уже амплитудно-модулированный сигнал.
8. Измерение тока покоя базы транзистора в модуляторе.
При отключении внешнего генератора, подключив миллиамперметр к выводам разъёма J3, можно замерить ток покоя базы модулирующего транзистора. Важно, чтобы это значение не превышало критических 5-ти миллиампер. Показания в 2.48 миллиампер, хоть и тоже велики, в данное условие укладываются с двукратным запасом.
9. Проблема с формой сигнала и попытка её решения.
При отключении сигнала с внешнего генератора обратил внимание, что форма сигнала несущей частоты на выходе функционального генератора стала отличаться от синусоидальной. То есть подключённый резистор смещения шунтирует цепи модуляции, искажая форму сигнала.
Для исправления формы сигнала сначала попробовал подключить к выходу функционального генератора через разделительный конденсатор С1 ёмкостью 0.1 мкФ параллельный колебательный контур, как в статье про расчёт коэффициента модуляции, по прошлым рекомендациям Сергея Гайдука и статьям Старого радиолюбителя.
[Скачать схему электрическую принципиальную в формате .JPG, в формате .PNG или в формате .PDF].
Сначала собранную на макетной плате корректирующую схему тоже взял старую, настроенную на частоту резонанса, близкую к 465 кГц, по торопливости даже забыв подключить разделительный конденсатор по постоянному току.
И это волшебным образом сработало! И даже без разделительного конденсатора.
Форма сигнала несущей частоты снова стала близка к идеальной синусоиде.
А при подключении модулирующего сигнала внешнего генератора на осциллографе наблюдается замечательная картинка амплитудной модуляции.
10. Ещё одна проблема, теперь системно-измерительная.
Но какова должна быть резонансная частота у подобного исправительного колебательного контура?
В данном случае резонанс возникает на частоте, близкой к 465 кГц.
Амплитуда сигнала при резонансе резко увеличивается, примерно в 2.5 раза.
И для какой-то одной фиксированной частоты такое решение вполне приемлемо.
Мне же, для построения амплитудно-частотной характеристики, нужно иметь возможность менять исходную частоту несущей в диапазоне где-то от 400 кГц до 500 кГц. И на протяжении всего этого диапазона амплитуда сигнала должна быть примерно одинаковой. А не подскакивать резким узким горбом в 2.5 раза по высоте в районе 465 кГц.
Я пробовал использовать LC-фильтры с другими резонансными частотами, подбирая их ёмкости и индуктивности.
Онлайн "Калькулятор параллельного колебательного LC-контура" с сайта магазина "ЧИП и ДИП" для расчёта резонансной частоты при этом снова очень пригодился.
Выбирал частоты и незначительно, и значительно выше или ниже диапазона 400 — 500 кГц.
[Скачать таблицу расчёта номиналов элементов колебательного контура в виде картинки в формате .PNG].
В любом случае при изменении несущей частоты на промежутке от 400 кГц до 500 кГц амплитуда сигнала либо довольно резко возрастала, либо так же резко убывала, в зависимости от положения точки резонансной частоты колебательного контура. Линия характеристики не была горизонтальной или хотя бы пологой.
Поэтому от спасительного "лечебного костыля" в виде дополнительного колебательного контура на выходе генератора в итоге пришлось отказаться.
11. Продолжаем оформлять корпус.
Пока пытался придумать решение проблемы — вырезал в верхней крышке корпуса пазы для дополнительного разъёма и резистора смещения.
Сначала высверлил сверлом диаметром 1 мм в прозрачном оргстекле верхней крышки по намеченному контуру пунктиром много близко расположенных отверстий, потом аккуратно наклоняя это же сверло, словно фрезу, соединил их между собой. Не соединившиеся перемычки осторожно, почти без усилий, чтобы оргстекло не треснуло, прорезал ножом, затем, освободив паз, заточил его края тонким плоским надфилем.
12. Решение проблемы с крутизной-пологостью графика АЧХ и формой сигнала.
А решение проблемы, спустя время, пришло словно само собой.
Достаточно оказалось вернуться к её первоначальной причине.
Если форма сигнала несущей частоты на выходе генератора искажается из-за шунтирования резистором смещения цепей модулятора, вероятно, увеличив сопротивление этого резистора можно найти такое его значение, при котором в покое форма сигнала искажаться не будет совсем (при R=бесконечность), либо хотя бы не так сильно.
Увеличил сопротивление резистора смещения RV1 до 2.56 кОм и получил вот такой сигнал на выходе при отсутствии модулирующего сигнала на входе.
Чувствительность модулирующего транзистора при этом тоже соответственно снизится, так же, как снизится и его ток покоя базы, задаваемого резистором смещения.
И чтобы теперь "раскачать" транзистор на вход модулятора понадобится подавать модулирующий сигнал большей амплитуды.
Амплитуды выходного сигнала в 0.7 вольт простого генератора-пробника 1+465 (455) кГц для настройки ПЧ-НЧ-трактов радиоприёмников в данном случае будет уже недостаточно.
К счастью, за прошедшее время получилось обзавестись фирменным карманным транзистор-тестером Fnirsi DSO-TC3. Наряду с самим транзистор-тестером в его функционале присутствует как осциллограф, так и генератор сигналов различной формы, в частности и синусоидальной.
И, несмотря на довольно "детские" характеристики данного аппарата (аналоговая полоса пропускания осциллографа до 500 кГц, максимальная частота генератора до 100 кГц, транзистор-тестер в отличие от того же оригинального LCR-T4 или русифицированного с прошивкой 7.18R показывает не такие подробные характеристики радиодеталей), в этом случае в качестве источника модулирующего сигнала удобный карманный Fnirsi DSO-TC3 вполне подходит.
Я подавал с генератора транзистор-тестера на функциональный генератор синусоидальный сигнал амплитудой 2—3 вольта и той же частоты, ровно 1000 Гц.
Сигнал несущей частоты при этом снова принял форму, близкую к синусоиде.
Модулированный сигнал при этом также выглядит вполне достойно.
13. Коэффициент модуляции амплитудно-модулированного сигнала.
Коэффициент модуляции амплитудно-модулированного сигнала, полученного с помощью такого тестового стенда можно менять, вращая ручку регулятора уровня выходного сигнала (переменного резистора R2) функционального генератора или выставляя кнопками программное значение уровня входного модулирующего сигнала генератора транзистор-тестера (согласно его характеристикам в пределах 0—3.3 вольт).
14. Внешний вид после доработки.
А сам "почти игрушечный" функциональный генератор после данной доработки выглядит так.
15. Текущий результат.
Что имеем в результате на данный момент?
Амплитудно-модулированный сигнал, почти такой же, как и при использовании самодельного простого генератора-пробника 1+465 (455) кГц для настройки ПЧ-НЧ-трактов радиоприёмников.
Но, в отличие от фиксированных частот 465 или 455 кГц простого генератора-пробника, в данном тестовом стенде частоту несущей можно плавно настраивать-менять в широком диапазоне (как минимум от 400 до 500 кГц) при сохранении примерно одинакового уровня выходной амплитуды сигнала.
Всех празднующих читателей с наступающими праздниками 12 апреля — Со светлым духовным и с космически-звёздным!
И пусть текущие проблемы, мелкие и даже крупные неурядицы и проходящие (преходящие) мировые невзгоды не заслонят от вас светлую тягу к познаниям и космические стремления к величию человеческой души и её свершениям.
11 апреля 2026 года.
С уважением, Ваш @mp42b.
<-- Предыдущая статья | Содержание 2019-2025 | ...
Прошлые статьи на этом канале по данной теме:
1. Наш домашний радиоприёмник "ВЭФ-202". Полвека назад и сегодня.
#простые вещи #сделай сам
#mp42b #mp42b_радио #измерения
#функциональный генератор
#радиоконструктор
#амплитудная модуляция
#старинный радиоприёмник
#ВЭФ-202 #VEF-202 #восстановление