Назначение
В статье рассматривается простая интересная схема, с использованием КМОП-логики, таймера и ОУ, которая пригодится каждому радиолюбителю – синтезатора синуса.
Отличия генератора от синтезатора синусоидального сигнала
По выполнению выходной функции – выходу синусоидального напряжения они схожи, а вот по принципу формирования этого самого синуса – в корне отличаются.
Если, например, в функциональных генераторах, колебания образуются в различных RLC-контурах, то в синтезаторе формирование синуса происходит с помощью цифровой схемы.
Синтезатор и генератор используют два разных принципа для формирования синусоидального напряжения, это как в усилителях – однотактный класс А и цифровой D. Отсюда и ограниченные возможности синтезатора, по сравнению с генератором при прочих равных условиях, его не используют в измерительных стендах для снятия характеристик. Так как сама синусоида, хоть и имеет правильную форму, но состоит из множества «ступенек».
Теоретически, используя прямоугольный сигнал в качестве тактового, на рассматриваемом синтезаторе можно получить синусоидальный сигнал в диапазоне от 0,01Гц до 1 МГц.
Схема электрическая
Задающий генератор выполнен, по известной схеме, на таймере DA1 LM555. Выход таймера – прямоугольные импульсы с частотой 1…70 кГц, которая регулируется переменным резистором R2. Эти импульсы поступают на тактовый вход (10) счетчика DD1 CD4040BE (можно применить отечественный аналог К561ИЕ16).
Выходы Q1...Q5 двоичного счетчика DD1 через четыре логических элемента «исключающее ИЛИ» DD2 CD4030BE (заменима на нашу К561ЛП2) подключаются к общему проводу или к питанию (+15 В) через резисторы, номиналы которых подобраны соответствующим образом. Для четырех выходов существует всего 16 комбинаций, так что один полупериод строится из «16 ступенек».
Изменение уровня на выходе Q5 меняет состояние на одном из двух входов каждого логического элемента. При логической «1» на входе элемент служит инвертором, при «0» – повторителем. Поэтому половину периода формируется положительная полуволна синусоиды, а затем – отрицательная, и весь цикл снова повторяется.
Таким образом, полный период складывается из 32 шагов, и, следовательно, выходная частота составляет 1/32 часть частоты тактового сигнала. Поэтому, с указанными номиналами в тактовом генераторе, на выходе в двух крайних положениях R2 получим примерно 30 Гц и 2 кГц.
Амплитуда выходного сигнала определяется резистором R11 и в данной схеме регулируется от 2 до 5 В. Вместо LM358 можно использовать какой-либо другой ОУ, желательно с относительно большой скоростью нарастания выходного напряжения.
Печатная плата для схемы представлена ниже.