Проверяем автомобильный генератор самостоятельно | Автокореец 62

Проверяем автомобильный генератор самостоятельно

Генератор играет в автомобиле очень важную роль, для двигателя он — вроде мини электростанции, которая снабжает всю бортовую сеть автомобиля, включая аккумулятор (АКБ). Неисправность генератора приведет к неминуемой полной разрядке АКБ, после чего двигатель вашего автомобиле просто перестанет работать, равно как и вся бортовая сеть. В итоге вам придется “прикуривать” свой автомобиль или искать новый источник энергии. Очень важно вовремя обнаружить неисправность генератора, для того чтобы не допустить вышеописанного. Чтобы произвести диагностику генератора нужно обладать определенными навыками и инструментом. В этой статье мы расскажем вам о том, как проверить генератор в домашних условиях при помощи мультиметра.

Для начала о мерах предосторожности и правилах безопасности во время проверки

Нужно быть предельно осторожным и понимать то, что делаешь, для того чтобы нечаянно не повредить генератор или его детали (реле регулятор, диоды выпрямительного моста).

Запрещено:

Проверять работоспособность генератора путем проверки его «на искру», то есть методом короткого замыкания.

Соединять клемму «30» (иногда обозначаться как «В+») с клеммой 67 («D+») или «массой».

Допускать работу генератора при выключенных потребителях, например при отключении его от аккумуляторной батареи.

Проверять вентили генератора напряжением выше 12 В.

Можно и нужно:

Проверять исправность генератора при помощи вольтметра или амперметра.

Во время замены проводки в системе генератора провода должны иметь такое же сечение и длину как и «родные» провода.

Перед тем как проверить генератор убедитесь в правильном натяжении ремня генератора, а также исправности всех соединений и клемм. Нормальной считается натяжка ремня, при которой нажимая большим пальцем на середину ремня, он прогнется не больше чем на 10-15 мм.

Проверка генератора автомобиля своими руками

Чтобы проверить регулятор напряжения вам потребуется вольтметр со шкалой от 0 до 15 В. Прежде чем приступать к проверке дайте мотору поработать на средних оборотах при включенных фарах примерно 15 минут. Проверьте напряжение между «массой» генератора и выводами «30» («В+»), на вольтметре у вас должно быть нормальное для вашего автомобиля напряжение (необходимо найти в интернете нормы по вашему авто). Если напряжение выше или ниже установленного производителем — скорее всего придется заменить регулятор. Не лишним будет также проверить регулируемое напряжение, для этого подключите вольтметр непосредственно к клеммам АКБ. Правда, результаты такой проверки нельзя считать на 100% правильными, потому что есть вероятность проблем с проводкой. Если вы уверены в исправности проводки, тогда результатам можно доверять. Мотор должен работать на высоких оборотах, которые приближены к максимальным, фары и другие потребители электроэнергии автомобиля должны быть включенными. Размер напряжения должен совпадать с параметрами вашего автомобиля.

Диодный мост

Проверка диодного моста относится к комплексу проверок генератора. Для того чтобы проверить диодный мост подключите вольтметр или мультиметр к зажиму «30» («В+») генератора, а также к «массе», и включите прибор в режим измерения переменного тока. Переменный ток на диодном мосту не должен превышать 0,5 В, если у вас вышло больше — скорее всего диоды неисправны.

Пробои на “массу”

Проверка пробивания на «массу» не будет лишней в случае если “гена компостирует мозги”. Для этого необходимо отключить аккумуляторную батарею и провод генератора, который идет к клемме «30» («В+»). После этого подключите прибор между клеммой «30» («В+») и отключенным проводом генератора. Смотрим на показания — если на приборе ток разряда превышает 0,5 мА, скорее всего есть пробой диодов или изоляции обмоток генератора.

Сила тока отдачи

Сила тока отдачи генератора проверяется при помощи специального зонда (“примочка” дополнение к мультиметру в виде зажима или клещей), которым провод охватывают, измеряя тем самым силу тока, идущего по проводу.

Для проверки тока отдачи нужно зондом обхватить провод, который идет к зажиму «30» («В+»).

Заведите двигатель – во время проведения измерения он должен работать на высоких оборотах.

Включайте по очереди электропотребители и считывайте показания прибора отдельно для каждого потребителя.

В конце измерений вам необходимо подсчитать сумму показаний. Далее, включите все потребители (которые вы включали поочередно) одновременно и произведите замер показаний мультиметра. Величина не должна быть меньше суммы показаний отдельно измеренных показателей, допустимое расхождение — 5 А.

Проверка тока возбуждения генератора выполняется посредством запуска двигателя и последующей его работы на высоких оборотах. После чего измерительный зонд помещается вокруг провода, ведущего к клемме 67 («D+»). Исправный генератор должен показать величину тока возбуждения — равную 3-7 А.

Проверка обмотки

Чтобы проверить обмотки возбуждения потребуется снятие регулятора напряжения, а также щеткодержателя. Если будет необходимость произведите зачистку контактных колец и проверьте обмотку на предмет отсутствия обрывов и замыканий на «массу». Проверять необходимо омметром, его щупы прикладываются к контактным кольцам, после чего снимаются показания. Сопротивление должно быть в пределах от 5 до 10 Ом. После подключите один электрод прибора к любому из контактных колец, а другой к статору генератора. На дисплее должна показываться бесконечно высокое сопротивление, в противном случае — обмотка возбуждения где-то замыкает на «массу».

Если же ваш генератор окажется неисправным, то вы можете приобрести запчасти или новый генератор у нас в магазине!

А если генератор исправен, но что-то беспокоит в электронике автомобиля, то рекомендуем так же проверить состояние аккумулятора используя следующую статью.

Как проверить генератор (со снятием, не снимая с машины)

Автор Павел Александрович Белоусов На чтение 6 мин. Просмотров 681

Содержание

1. Признаки неисправного генератора
2. Подготовка к проверке
3. Запреты
4. Проверка натяжения приводного ремня
5. Основные проверки без демонтажа генератора
6. Проверки с демонтажем генератора
7. Проверка сопротивления обмоток
8. Щетки
9. Опорные подшипники
10. Заключение

Автомобильный генератор представляет собой один из ключевых компонентов электрооборудования автомобиля, эксплуатируется в жестких условиях и постоянно испытывает большие нагрузки. Разработчик генератора в полной степени учитывает особенности его функционирования, обращая внимание на достижение высокой эксплуатационной надежности. Тем не менее, исключить отказы этого узла не удается.

Диагностирование электрооборудования на СТО при плановом техническом обслуживании входит в перечень обязательных проверок. Его выполнение выявляет появившиеся неисправности и высокую степень износа отдельных компонентов, в том числе генератора. Однако даже регулярное обслуживание автомобиля в сертифицированных мастерских не является гарантией от внезапных отказов.

Далее рассмотрены процедуры проверки генератора, позволяющие простыми средствами с высокой точностью оценить его техническое состояние. Особенность этого устройства — конструкция генераторов различных автомобилей основана на идентичных принципах, поэтому для них применяется одинаковая методика проверки, которая может отличаться только незначительными деталями.

Работы по проверке исправности генератора целесообразно выполнять по крупноблочной схеме и только после локализации неисправного узла переходить к точной диагностике. Мы не будем останавливаться на тонкостях выявлении неисправности конкретного узла этого агрегата, которые выполняются по своим методикам.

Признаки неисправного генератора

К внешним проявлениям отказа генератора относятся:

• соответствующий оптический индикатор на приборной панели продолжает оставаться в активном состоянии или мигает при запущенном двигателе;
• посторонние шумы;
• нагрев корпуса до слишком высокой температуры;
• характерный запах сгоревшей изоляции;
• тусклый свет фар, мигание лампочек, неустойчивая работа остальных потребителей электроэнергии (в первую очередь мощных), что ярко проявляется при аккумуляторе, выработавшем ресурс;
• разряд батареи с высокой скоростью.

При инструментальном контроле дополнительно принимаются во внимание

• несоответствие генерируемого напряжения паспортному значению с учетом имеющихся допусков в широком диапазоне нагрузок;
• полное отсутствие напряжения.

Подготовка к проверке

Перед началом собственно диагностики:

• проверяется состояние контактов и при необходимости выполняется подтяжка их креплений и зачистка от окислов.
• осматриваются соединительные провода и при выявлении их повреждений заменяются на исправные такой же длины и сечения.

Точные результаты достигаются при использовании бытового мультиметра (электрического тестера). Желательно, чтобы прибор имел отдельный вход для подключения токовых клещей.

Запреты

При выполнении тестирования ни при каких условиях нельзя совершать следующие действия:

1. Запрещается отключать провода от выхода генератора. Он всегда должен иметь нагрузку.
2. Недопустимо выполнять тестирование методом “на искру”- накоротко замыкать выход генератора.
3. Состояние изоляции нельзя контролировать гигаомметром (из-за рисков пробоя изоляции высоким измерительным напряжением этого прибора).

Проверка натяжения приводного ремня

Нарушение нормативного натяжения ремня привода генератора приводит к тому, что при работе без нагрузки напряжение соответствует норме, но при увеличении нагрузки недостаточная сила трения приведет к появлению эффекта проскальзывания, на вал генератора перестает передаваться требуемая мощность, и напряжение падает. Нагрузка увеличивается последовательным включением различных потребителей, например, фар.

При обнаружении такого явления проверяем прогиб ремня, который при нажатии с усилием 10 кг не должен быть более 12 мм. В случае ослабленного ремня  восстанавливаем его натяжение, что выполняется регулировочным винтом, которым статор генератора отодвигается от вала двигателя.

Основные проверки без демонтажа генератора

Описываемые далее процедуры проводятся при прогретом двигателе, который работает на холостых оборотах 10 – 15 минут. Первичная проверка основана на том, что напряжение, снимаемое с генератора, превышает напряжение аккумуляторной батареи (необходимое условие ее подзарядки). Для этого выключают двигатель и мультиметром, который переключен в режим работы с постоянным напряжением (предел 20 В или в нему) замеряют напряжение на клеммах батареи. Затем заводят двигатель, выполняют второе измерение и сравнивают результаты. Если изменений нет,  генератор неисправен.

Вторая группа тестов направлена на проверку реле-регулятора, для чего мультиметром продолжают контролировать выходное напряжение генератора. Его показания при работающем двигателе составляют 14 В. При увеличении частоты вращения вала напряжение возрастает, но не более чем на 0,5 – 0,7 В. При нарушении этого условия проводятся более подробные проверки, процесс которых описан здесь.
Для проверки генерируемого тока обороты двигателя увеличиваются до средних. К мультиметру подключаются токовые клещи, прибор переводится в режим измерения постоянного тока, рабочим органом клещей охватывается провод с выхода генератора.

Далее последовательно включают потребители электроэнергии (фары, отопитель салона и т.д.), записывают показания прибора. Затем использованные ранее потребители включают одновременно и показания мультиметра сравнивают с суммой записанных значений. Разница не должна превышать 5А, в противном случае генератор считается неисправным.
Диодный мост проверяют мультиметром или методом прозвонки лампочкой на отсутствие пробоя диодов и обрыв в токопроводящих цепях. Диагностику диодного моста проводят на двигателе или после демонтажа генератора.

Проверки с демонтажем генератора

Демонтаж генераторы осуществляют в том случае, если однозначно установлено, что он неисправен.
Первоначально проводится осмотр, который показывает отсутствие механических повреждений корпуса, нормальное состояние электрических выводов и других компонентов.
Нагар на токосъемных кольцах — хороший индикатор межвиткового короткого замыкания обмоток ротора.

Проверка сопротивления обмоток

Для проверки сопротивления обмоток мультиметр переключают в режим измерения сопротивления.

Для определения сопротивления обмотки ротора щупы мультиметра подключают к токосъемным кольцам. Показания прибора равняется 10 Ом.
Статорная обмотка проверяется только после отключения соединительных проводов от клемм. Измеряют как сопротивление между свободными концами обмоток, так и между свободным концом и общей точкой. Статор считается исправным, если

• сопротивление отдельной обмотки находится в интервале 5 — 15 Ом;
• сопротивление между свободными концами обмоток вдвое превышает сопротивление отдельных обмоток;
• сопротивление обмоток одинаково.

Щетки

Проверка щеток осуществляют методом визуального осмотра. Исправные щетки должны свободно перемещаться по направляющим и не иметь сколов. При большой степени износа их меняют на новые.

Опорные подшипники

Ротор генератора смонтирован на опорных подшипниках. Их состояние проверяют при снятом со шкива ремне. При исправных подшипниках ротор вращается свободно, а его проворачивание не требует никаких усилий. Если же обнаруживается люфт, то подшипники подлежат замене.

Заключение

Точная диагностика исправности автомобильного генератора осуществляется своими силами при использовании несложных и распространенных бытовых измерительных приборов. Вышедший из строя генератор восстанавливают заменой диодного моста, реле-регулятора, опорных подшипников и щеток и  регулировкой натяжения приводного ремня. В прочих случаях потребуется покупка нового.

Знание простых методик проверки позволит восстановить нормальную работоспособность электрооборудования без обращения в автосервис и сэкономить средства.

Печать

	Реставратор для пластика и кожи 5 минут и салон авто как новый.  Посмотрите фото до и после		1490 р.
	Набор для ремонта стекла Ремонт стекла авто своими руками. Спасает от трещин и сколов.		1690 р.
	Зеркало видеорегистратор Vehicle Blackbox DVR видеорегистратор + зеркало заднего вида + камера заднего вида + датчик движения + технология Dual cam + G-Sensor…		1990 р.
	Зеркало — бортовой компьютер 12в1 — видеорегистратор, GPS-навигатор, камера, интернет, радар, FM, G-sensor. ..		1990 р.
	Авточехлы из экокожи Салон будет как новый! Легко чистятся, не трутся, не рвутся.		3990 р.

Как проверить генератор?

Автомобильный генератор – одна из важных частей всего механизма и главный источник энергии в бортовой сети. Он производит попеременный ток, который посредством диодного моста превращается в постоянный, питая всю систему. Чтобы авто работало нормально, должно вырабатываться стабильное напряжение в 14 В.

Если вдруг данный агрегат выйдет из строя, то только на аккумуляторе ездить долго не получится. Поэтому важно следить за работоспособностью генератора. Если же автомобиль не удается завести, то это крайняя стадия поломки агрегата, а первые звоночки скорее всего вы пропустили.

Проверить исправность этой детали самостоятельно не сложно, на всех авто это делается по единому принципу. Многих владельцев машин интересует, как проверяется генератор посредством мультиметра либо подручными обычными средствами.

Рассмотрим варианты, как проверяется генератор в обычных условиях, не имея никаких специализированных стендов, применяемых в СТО.

Как проверяется генератор прямо на машине

Существует 2 способа, один из них – мультиметр. Один метод можно назвать новым, он проверяется посредством напряжения клемм на аккумуляторе. Другой – уже проверенный и довольно старый – требует снятия клеммы с АКБ, когда двигатель работает.

1. Проверять аккумулятор мультиметром нужно в состоянии покоя, данные напряжения варьируются около 12.5-12.8 В. Дальше нужно замерять данные при работающем двигателе. Если при 2000 оборотах параметры выросли до 13.5-14.5 В, то с агрегатом все нормально. На новеньких машинах показатели в 14.8 В считаются в норме. Производители считают, что причиной является наличие большого количества электроники. В конце нужно проверить напряжение во время нагрузок, то есть с подключенными потребителями. В их роли могут выступать: печка, фары, магнитола, подогрев и т. п. Если данные варьируются в пределах 13,7–14,0 В, то волноваться не о чем, в случае 12,8–13 В есть повод для беспокойства.

2. Второй способ – старый и многим известный – работает безотказно. Он прост, но опасен и требует аккуратности от водителя. Говорят, что подобный метод подходит как для ВАЗ, так и новеньких машин. Смысл в следующем: ослабив болт, крепящийся к минусовой клемме с помощью ключа на 10, нужно включить двигатель и создать нагрузку. Достаточно, например, включить фару. При функционирующем моторе клемма снимается. И если агрегат не заглохнет и свет не ослабнет, значит – порядок. В ином случае считают, что есть поломка. Данный метод можно пробовать, но вся ответственность лежит на самом человеке, т. к. это довольно опасно.

Очень нежелательно, чтобы генератор работал при отключенных приборах потребления электроэнергии, в особенности при неработающей АКБ. Это может вызвать поломку реле-регулятора.

Если выяснилось, что неисправность имеет место быть, то необходимо снять генератор и проверить мультиметром, лампочкой или просто визуально. Проделать это нужно со всеми его элементами. Убедитесь, что ремень агрегата хорошо натянут, а подшипники целы – если деталь сильно нагрелась или создает посторонние звуки, то они просто износились.

Контактные кольца и щетки – как правильно их проверять

Для начала детали осматривают, оценивают их состояние. Проводятся измерения для получения минимального остатка. По высоте токосъемные щетки не могут быть менее 4,5 мм, а кольца – 12,8 мм в диаметре. Также надо смотреть на присутствие борозд и выработок.

Как проверяют выпрямитель, называемый диодным мостом

Диоды проверяются с помощью замера силы сопротивления, и нужно выявить проводимость. Мост представляет собой две пластины, поэтому провести все процедуры нужно с обеими. Тестер может показать проводимость диодов только в конкретном направлении.

Разберем подробнее алгоритм действий. Один щуп должен крепиться на плюсовой клемме, а с помощью другого нужно проверить выводы диодов. Далее требуется поменять их местами. В первом случае сопротивление будет большим, во втором – нет. Все эти действия требуется провести с обеими частями моста.

Если сопротивления нет, то диод пробит. Это не считается нормой, потому что оно всегда имеет какое-то значение. Даже если испортился всего один диод, то он разрушает весь мост и создает условия, при которых АКБ не может полноценно зарядиться.

Проверяем регулятор напряжения

Он требует проверки тогда, когда аккумулятор или недозаряжается, или перезаряжается. Потребуется замерить напряжение, делается это при запуске двигателя. Значения при норме должны варьироваться в пределах 14,4-15 В.

Можно проверить параметры сопротивления конденсатора. Если использовать щупы тестеров, то оно должно ослабевать и даже исчезать полностью.

Важно проверить состояние щеток, для этого их нужно снять с регулятора напряжения, а далее проверить их на исправность с помощью лампы в 12 В. Ее подключают к щеткам, и дают напряжение в требуемом объеме – 12 В на плюсовую клемму и массу регулятора. Лампа загорается, но при напряжении от 15 В – гаснет.

Проверяем статор

Сопротивление его обмотки проверяют без участия диодного моста. Между выводами оно обычно бывает 0,2 Ом, а между нулевым приводом и обмоткой – до 0,3. Если работая, генератор издает шум, это значит, что где-то имеется замыкание (как правило, в мосте либо обмотке). Требуется также осмотреть ротор и статор с целью выявить выработки.

Проверяем ротор генератора

Сначала необходимо прозвонить обмотку. На приборе мультиметра нужно установить специальный режим для проверки сопротивления и измерить его между кольцами. Полученные данные должны варьироваться от 2,3 до 5,1 Ом. Если они выше, то причиной является или обогрев, или недостаточный контакт между деталями.

Причиной низкого сопротивления является межвитковое замыкание.

Используя на мультиметре режим амперметра, есть возможность проверить, в каком количестве потребляется ток со стороны обмотки. Чтобы это сделать, на контактные кольца нужно дать 12 В и провести замер в разрыве цепи. Параметры не должны показывать больше 3-4,5 Ам.

Чтобы полноценно проверить все параметры, стоит включить сюда данные сопротивления изоляции ротора. Для этого нужна лампочка в 40 В и два провода. Первый протягивается от розетки к кольцу, второй должен идти к корпусу через лампу. Если нить начинает даже немного накаливаться, то это означает, что имеет место утечка тока, если не загорается лампа, то это норма.

Используя рекомендации, в основном любой человек может проверить генератор своей машины и его работоспособность, используя только мультиметр. Но чтобы привести в порядок узел, требуется заменить испорченную деталь. Генератор прослужит более длительное время, если контролировать исправность контактов, ремней, лампочки генератора, которая находится на приборной панели. Проще следить за деталями и реагировать на их состояние, чем потом заменять целый серьезный агрегат.

В случае крупной поломки потребуется сменить агрегат на новый. Сделать это самостоятельно в обычных условиях – не такое уж и простое занятие, лучше доверить такое дело специалистам ремонтного сервиса. Выбирать можно из аналогов штатного генератора, которые представлены на рынке в большом количестве.

Наиболее важные процедуры тестирования – блог Jauch на сайте

Многие инженеры не задумываются о кварцевых кристаллах при проектировании схемы генератора. Для них это стандартная функция, которая будет работать в любом случае. На самом деле, это не так просто.

Схема генератора задает сердцебиение приложения и требует тщательного согласования между кристаллом кварца и другими его компонентами. В противном случае страдает точность генерируемой частоты, и приложение может даже дать сбой в полевых условиях.

Мы в Jauch хотим сохранить наши клиенты такие проблемы. Поэтому мы проводим детальный анализ осцилляторов наших клиентов. схемы, направленные на оптимальное соответствие между кристаллом и схемой. Следующее В ходе этих так называемых «тестов OSF» проверяются три параметра:

1) Точность частоты

2) Коэффициент безопасности генератора (OSF)

3) Уровень возбуждения

Точность частоты

Основная задача генератора Схема должна обеспечивать стабильную и точную частоту в течение всего периода применения и при любых условиях окружающей среды. Для этого необходимо суммарную емкость нагрузки (C _L ) цепи генератора должна быть максимально приближена к номинальной емкости нагрузки (номинал C _L ) кварца или идеально ей соответствовать.

Соответственно, первым шагом в анализе схемы является определение общей емкости нагрузки (C _L ), которую кварцевый кристалл «видит» на своих двух выводах. Так как любой непосредственный контакт со схемой может исказить результаты измерения, измерение проводят бесконтактно с помощью датчика ближнего поля, который размещают на небольшом расстоянии над схемой. Затем кристалл выпаивается из схемы и измеряется с помощью анализатора цепей Crystal при номинальном значении C 9.0017 л .

Чем больше отклонение суммарного С _L от номинального С _L кристалла, тем больше отклонение частоты. Однако, исследуя кристалл в анализаторе, можно определить, какие поправки необходимы для повышения частотной точности схемы.

Коэффициент безопасности колебаний (OSF)

На втором этапе колебания проверяется безопасность схемы генератора. Этот термин описывает схему способность быстро и надежно запускаться при любых мыслимых окружающих условиях условия. Поэтому анализ фокусируется на электронном сопротивлении внутри схема.

Как видно на рисунке 1, в цепь последовательно с кварцем встроен новый дополнительный резистор (R Pot). Затем сопротивление R Pot постепенно увеличивается до тех пор, пока колебание не прекратится. Этот метод имитирует кварц «наихудшего случая» и определяет максимально допустимое полное сопротивление кварца в конкретной схеме генератора.

Рис. 1: Типовая колебательная схема (конфигурация Пирса) с дополнительным резистором для расчета OSF

Отношение определенного таким образом максимального импеданса к ESR,max кристалла в конечном счете дает коэффициент запаса по колебанию (OSF).

Для кристаллов МГц (AT-Cut) OSF больше 5 считается достаточным для большинства стандартных применений. Для приложений, связанных с безопасностью, например, в автомобильном секторе или в медицинской технике, обычно требуется OSF больше 10.

Для кварцевых кристаллов значения OSF от 3 до 5 уже должны оцениваться как хорошие, а значения больше 5 — как очень хорошие, поскольку эти схемы рассчитаны на очень низкое энергопотребление.

Уровень Драйва

Для предотвращения перегрузки кварца определяется, какая мощность воздействует на него. Для этого первым делом измеряют силу тока, протекающего через кварц, с помощью ВЧ-токоизмерительных клещей (рис. 2). По этому результату измерения и уже определенным параметрам схемы рассчитывается «Уровень возбуждения» кварца. Уровень возбуждения не должен превышать максимальное значение, указанное в паспорте кварца.

Рис. 2: Для расчета уровня возбуждения измеряется ток, протекающий через кварцевый кристалл.

Превышение максимального уровня привода может привести к отклонениям частоты или, в худшем случае, даже к выходу из строя кварц.

Адаптация схемы генератора

Схема генератора, удовлетворительно прошедшая все три теста, может быть с чистой совестью интегрирована в предполагаемое приложение. Однако, если тесты выявляют недостатки, схема должна быть адаптирована. Например, если есть проблемы с точностью частоты, изменение нагрузочных конденсаторов в цепи может уменьшить разницу между цепью C _L и номинальный C _L из кристалла кварца и, таким образом, повысить точность частоты. Иногда также необходимо заменить изначально установленный кристалл на другой тип.

Любое изменение схемы означает, что все тесты, перечисленные здесь, должны быть выполнены снова. Это делает поиск идеальное совпадение между кварцем и схемой — кропотливая работа, которая требует несколько часов. Из-за небольшого размера компонентов большая часть работы делается под микроскопом.

После завершения теста OSF, Jauch предоставляет своим клиентам подробный отчет об испытаниях. Этот отчет содержит все важные измеренные значения и, при необходимости, также содержит четкие рекомендации по адаптации схемы. Таким образом, любые проблемы часто обнаружены и предотвращены до начала серийного производства.

О команде маркетинга

Проверка генератора | Определение характеристик выходного сигнала генератора

Тестирование генератора | Характеристика выходного сигнала генератора | Роде и Шварц

Характеристика выходного сигнала генератора

Генераторы используются как в аналоговых, так и в цифровых схемах. Они работают как часы для цифровых устройств или как гетеродины (гетеродины) для достижения заданной ВЧ-частоты посредством преобразования с повышением или понижением частоты.

Генераторы имеют различную топологию, начиная от схемы PLL на основе кварцевого синтезатора и заканчивая технологией DDS. В любом случае выходные сигналы должны быть охарактеризованы и протестированы, чтобы убедиться, что устройство или модуль соответствуют проектным спецификациям по точности часов, чистоте сигнала и стабильности.

Компания Rohde & Schwarz предлагает решения для тестирования любого генератора с использованием осциллографов, анализаторов спектра, анализаторов фазового шума и тестеров ГУН.

Свяжитесь с нами

Характеристики генератора, управляемого напряжением (VCO)

Генераторы, управляемые напряжением (ГУН), — это генераторы, в которых определенный входной сигнал управляет выходной частотой. С выпуском R&S®FSPN компания Rohde & Schwarz добавляет нового члена в портфолио анализаторов фазового шума, что позволяет повысить эффективность и воспроизводимость измерений фазового шума и определения характеристик ГУН на всех этапах — от лаборатории до производства.

Дополнительная информация

Запросить информацию

У вас есть вопросы или вам нужна дополнительная информация? Просто заполните эту форму, и мы свяжемся с вами.

First name

Last name

E-mail

Company

CountryAfghanistanAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua and BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia and HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Indian Ocean TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCayman IslandsCentral African RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Keeling) IslandsColombiaComorosCongoCongo, The Democratic Republic Of TheCosta RicaCroatiaCubaCyprusCzech RepublicCôte D’IvoireDenmarkDjiboutiDominicaDominican РеспубликаЭквадорЕгипетЭль-СальвадорЭкваториальная ГвинеяЭритреяЭстонияЭфиопияФолклендские (Мальвинские) островаФарерские островаФиджиФинляндияФранцияФранцузская ГвианаФранцузская ПолинезияФранцузские Южные ТерриторииГабонГамбияГрузияГерманияГанаГибралтарГрецияГренландияГренадаГваделупаГватемалаГуамалаГернсиГвинеяГвинея-B issauGuyanaHaitiHeard Island and McDonald IslandsHoly See (Vatican City State)HondurasHongkongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIran, Islamic Republic OfIraqIrelandIsle Of ManIsraelItalyJamaicaJapanJerseyJordanKazakhstanKenyaKiribatiKorea, Democratic People’s Republic OfKorea, Republic OfKuwaitKyrgyzstanLao People’s Democratic RepublicLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyan Arab JamahiriyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacaoMacedonia, The Former Yugoslav Republic OfMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesia, Federated States OfMoldova, Republic OfMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPalestinian Оккупированная территорияПанамаПапуа-Новая ГвинеяПарагвайПеруФилиппиныПиткэрнПольшаПортугалияПуэрто-РикоКатарРумынияРоссийская ФедерацияРуандаРеюньонСент-ХеленаСент-Китс и НевисСент-Люси aSaint Pierre and MiquelonSaint Vincent and the GrenadinesSamoaSan MarinoSao Tome and PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Georgia and the South Sandwich IslandsSpainSri LankaSudanSurinameSvalbard and Jan MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyrian Arab RepublicTaiwanTajikistanTanzania, United Republic OfThailandTimor-LesteTogoTokelauTongaTrinidad and TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks and Caicos IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Arab EmiratesUnited KingdomUnited StatesUnited States Minor Outlying IslandsUruguayUzbekistanVanuatuVenezuelaViet NamVirgin Islands, Британские Виргинские острова, США Уоллис и ФутунаЗападная СахараЙеменЗамбияЗимбабвеАландские острова

Телефон (например, +1 400 123 5678)

ZIP

City

Информация о запросе запросов/запрос на поддержку.

Разрешение на продажу

Что это означает в деталях?

Я согласен с тем, что Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG и подразделение или дочерняя компания Rohde & Schwarz, упомянутые в выходных данных этого веб-сайта, могут связаться со мной по выбранному каналу (электронная или обычная почта) в маркетинговых и рекламных целях (например, информацию о специальных предложениях и акциях со скидками), связанных, помимо прочего, с продуктами и решениями в области тестирования и измерений, безопасной связи, мониторинга и тестирования сетей, вещания и СМИ, а также кибербезопасности.

Ваши права

Это заявление о согласии может быть отозвано в любое время путем отправки сообщения электронной почты с темой «Отменить подписку» на адрес [email protected]. Кроме того, в каждом отправленном электронном письме содержится ссылка для отказа от подписки на будущие рекламные объявления по электронной почте. Более подробная информация об использовании персональных данных и процедуре отзыва изложена в Заявлении о конфиденциальности.

Ваш запрос успешно отправлен. Мы свяжемся с Вами в скором времени.

Произошла ошибка, повторите попытку позже.

{{{логин}}}
• Корзина 

{{{выпадающее меню}}}

{{! ]]> }}

Генератор тестов аудио

Генератор тестов аудио

Эллиот Саунд Продактс

Проект 22

© 1999, Rod Elliott — ESP
Обновлено в декабре 2019 г.

---

Введение

В качестве испытательного оборудования аудио генератор должен считаться незаменимым для всех, кто работает с Hi-Fi оборудованием. Вместе с звуковым милливольтметром (как описано в Проекте 16), а еще лучше, если у вас есть доступ к осциллографу, вы сможете сделать правильные измерения всего, от предусилителей, каскадов выравнивания RIAA (для виниловых дисков), регуляторов тембра, кроссовера. сетях и т. д. На сайте ESP есть несколько версий синусоидальных генераторов, от самых простых до самых сложных, причем последние имеют исчезающе малые искажения.

У меня их несколько, и без них я не смог бы проверить ни одну из своих схем.

Прежде чем приступить к этому проекту, ознакомьтесь со статьей о методах генерации синусоиды. Здесь содержится много дополнительной информации — гораздо больше, чем в большинстве других материалов, которые вы найдете в Интернете. Многие из показанных примеров были построены и протестированы, а другие были смоделированы, чтобы убедиться, что они работают так, как заявлено.

Альтернативой, на которую стоит обратить внимание, является Project 86. Печатные платы доступны и не требуют труднодоступных деталей.

---

Особенности конструкции

Обычно, когда я что-то проектирую, я стараюсь держаться подальше от труднодоступных частей, потому что, если мне их трудно достать, то, вероятно, они будут намного сложнее для многих моих читателей. Это создает проблему для этого проекта, потому что одним из основных элементов является довольно малоизвестный термистор, который сейчас невозможно получить ни у одного известного мне поставщика. Термистор идеально подходит для использования в цепи стабилизации усиления, и поскольку это абсолютное требование для синусоидального генератора, его отсутствие представляет некоторую проблему.

В результате я показываю два разных способа достижения (более или менее) одинаковой производительности. Из них стабилизированный термистором тип больше невозможен, поэтому использование стабилизации амплитуды лампы является единственным жизнеспособным вариантом. В предпочтительном варианте (по умолчанию) используется стабилизированная схема лампы. Имейте в виду, что маленькие лампы накаливания уменьшились в количестве и подорожали, потому что потребность в них уменьшилась. Термисторная стабилизация включена, потому что найдется несколько человек, которые припрятали подходящий термистор или нашли его в старом генераторе.

Как и в случае аудио милливольтметра (Проект 16), который является естественным компаньоном для генератора, невозможно использовать стандартный операционный усилитель для генератора из-за необходимой частотной характеристики. В этой конструкции используется вариант дискретного операционного усилителя с использованием обычных биполярных транзисторов. Поскольку он имеет высокое усиление без обратной связи, но работает с коэффициентом усиления, равным трем, имеется много обратной связи, поэтому искажения намного ниже, чем вы можете ожидать.

Обратите внимание, что калибровка генератора никогда не бывает легкой, если у вас нет доступа к частотомеру.

---

Основные принципы

Генератор — это просто усилитель, положительная обратная связь которого больше, чем отрицательная, в результате чего сигнал многократно усиливается (одним и тем же усилителем) до тех пор, пока выходной сигнал не сможет увеличиваться дальше.

Обычно это приводит к прямоугольной волне, если частота колебаний достаточно низка по сравнению с полосой пропускания усилителя. Есть несколько вещей, которые необходимо сделать, чтобы создать пригодный для использования звуковой синусоидальный генератор:

1. Частота должна быть определена с помощью подходящего фильтра или фазовращателя, чтобы на выходе была известная частота
2. Усиление должно быть стабилизировано точно до того значения, которое будет поддерживать колебание, не затухая и не превращаясь в прямоугольную волну (или просто искажая)
3. Частотная характеристика усилителя должна быть значительно больше, чем самая высокая частота, которую необходимо генерировать, чтобы обеспечить стабильность амплитуды на всех частотах
4. Выходное сопротивление должно быть достаточно низким, чтобы гарантировать отсутствие значительной нагрузки от входных цепей любой ожидаемой нагрузки
5. Выходной аттенюатор необходим, чтобы можно было предварительно установить определенный уровень, предпочтительно без необходимости его измерения перед использованием
6. В идеале также должен быть предусмотрен выход прямоугольной формы – это действительно полезно, только если у пользователя есть доступ к осциллографу

Выбор схемы фильтра обсуждается ниже, как и процесс стабилизации.

Представленная конструкция обеспечивает синусоидальные сигналы с искажением менее 0,1% в диапазоне частот от 15 Гц до 150 кГц в четырех перекрывающихся диапазонах. Также показан дополнительный генератор прямоугольных импульсов, который может быть включен, если он вам нужен.

Генератор предназначен для работы от блока питания переменного тока, описанного в Проекте 05 (или Проекте 05-Мини), поскольку он прост и безопасен. Уровень выходного сигнала регулируется с шагом 20 дБ, от максимального +10 дБВ до -50 дБВ в 4 диапазонах, как показано в таблице 1, с регулируемым регулятором для включения любого желаемого напряжения от 0 В до максимального.

Диапазон в дБ	Напряжение (СКЗ)	Диапазон	Lower Frequency	Upper Frequency
-50	3.16 mV	1	15 Hz	160 Hz
-30	31. 6 mV	2	150 Hz	1.6 kHz
-10	316 mV	3	1.5 kHz	16 kHz
+10	3.16 V	4	15 кГц	160 кГц
Таблица 1. Настройки выходного уровня		Таблица 2. Настройки диапазона частот

В таблице 2 показаны доступные частотные диапазоны, и этого обычно достаточно для охвата подавляющего большинства возможных применений. При необходимости его легко изменить, используя другие номиналы конденсаторов.

---

Типы осцилляторов

Существует множество различных типов осцилляторов, но почти повсеместно используемый для работы со звуком — это Wien Bridge (также неправильно пишется как «Wein Bridge»). Это выбрано из-за его стабильности, относительно низкого уровня искажений и простоты настройки. Базовая схема схемы моста Вина показана на рисунке 1.9.0003

Мост на самом деле не является фильтром, как можно было бы ожидать, а преимущественно сетью с фазовым сдвигом. Другой способ взглянуть на это как на очень простой фильтр верхних частот, за которым следует столь же простой фильтр нижних частот. Хотя у него есть полосовой отклик, схема настройки имеет очень низкую добротность и мало что делает для ослабления гармоник.

Рис. 1. Базовая схема моста Вены

Базовая схема выше показывает мост Вина и операционный усилитель. R1, R2, C1 и C2 определяют частоту, и во всех случаях R1=R2 и C1=C2. р _fb1 и R _fb2 определяют усиление. В идеальной системе коэффициент усиления должен быть ровно 3, но обычно он должен быть выше, чтобы обеспечить надежную генерацию, а цепь обратной связи требует некоторой формы стабилизации амплитуды. Ниже показаны частотная и фазовая характеристики моста Вина на основе конденсаторов 100 нФ и резисторов 10 кОм. Как и ожидалось, частота составляет 159 Гц (см. формулу для частоты ниже).

Рис. 1A. Частотная и фазовая характеристики моста Вина

Хотя амплитудная характеристика четко не определена, фазовая характеристика такова, что колебания могут возникать только на одной частоте, где фазовый сдвиг равен точно 0°. Это обеспечивает положительную обратную связь вокруг усилителя, и схема будет колебаться. В схеме, показанной на рис. 2, R1 = R2 и C1 = C2. Частота колебаний (f _o ) для нижнего диапазона составляет …

f _o = 1 / ( 2π × R × C ) … где R — два последовательно соединенных потенциометра по 10 кОм с двумя резисторами по 1 кОм, а C — два конденсатора по 1 мкФ
f _o = 1 / (2π × 11k × 1µ) = 14,4 Гц (максимальное сопротивление)
f _o = 1 / (2π × 1k × 1µ) = 159 Гц (минимальное сопротивление)

Другие диапазоны просто кратны указанным выше, и, как видно, это очень близко к указанной выше спецификации. Поскольку максимальная необходимая емкость составляет 1 мкФ (остальные — 100 нФ, 10 нФ и 1 нФ), следует использовать конденсаторы из полиэстера.

Как отмечалось выше, R _fb1 и R _fb2 должны быть тщательно подобраны, чтобы обеспечить коэффициент усиления ровно 3 (потери в фазосдвигающей цепи). Поскольку в реальной жизни это невозможно (из-за допусков компонентов и других проблем), необходима стабилизация амплитуды, чтобы обеспечить автоматическую коррекцию усиления. Подробнее на эту тему ниже.

Требуется некоторая осторожность, чтобы свести к минимуму паразитную емкость, так как паразитная емкость 100 пФ создаст 10-процентную погрешность в самом высоком частотном диапазоне. Никаких особых мер предосторожности не требуется, но помогает максимально короткая длина всех выводов, и не пытайтесь сделать переключение частотного диапазона действительно аккуратным (со всеми хорошо расположенными колпачками), так как это обычно добавляет дополнительную паразитную емкость.

---

Цепь стабилизации амплитуды

Это должно быть очень просто, но, к сожалению, это не так. STC, ITT (и различные другие), используемые для изготовления термистора NTC (отрицательный температурный коэффициент), и RA53/4 (или R53/4), были специально предназначен для этой цели . Я больше не могу найти никого, кто поставляет эту деталь. Устройство представляет собой (было!) тип стеклянных шариков с прямым нагревом, время отклика которого достаточно мало, чтобы его можно было использовать, но не настолько быстро, чтобы вызывать низкочастотные искажения. Это конкретное устройство использовалось в сотнях конструкций звуковых генераторов (и миллионах генераторов) на протяжении многих лет, но теперь нам нужно использовать что-то другое.

RA53 Термистор (5 кОм при 20°C)

Если вам случится найти термисторы, которые выглядят так, то (и только тогда) вы можете построить схему, показанную на рис. 7. Существует множество различных термисторов, доступных почти у всех поставщиков по всему миру, но только этот тип может быть используется для стабилизации амплитуды генератора. Большинство «обычных» миниатюрных термисторов предназначены для измерения температуры и не подходят. У меня есть бесчисленное количество фотографий маленьких термисторов, присланных людьми, желающими узнать, будут ли они работать, и ответ — 9.0342 всегда «нет».

Существует ряд возможностей стабилизации амплитуды, описанных ниже (от лучшего к худшему) …

• Термистор — Термисторы RA53 или R53 NTC недоступны, как и RA54. В настоящее время нет подходящих термисторов для это приложение.
• Лампа малой мощности — Если можно найти подходящую маленькую лампу, она работает как термистор PTC. Это одна из предлагаемых возможностей, и она работает. довольно хорошо. Нить накала лампы имеет положительный температурный коэффициент, но требует большей мощности, чем терморезистор. Это используется вместо 9 рублей0017 фб2 . Ламповая стабилизация использовалась в первом звуковом генераторе, созданном Hewlett-Packard.
• LDR — Светозависимый резистор имеет очень высокий предел напряжения до искажения и может давать очень хорошие результаты. Хотя это требует большего дополнительные схемы, кроме термистора или лампы, результат может стоить затраченных усилий. LDR можно использовать как R _fb1 или R _fb2 , но его удобнее использовать для R _fb2 — схема проще, а напряжение на приборе минимизировано.
• FET — Полевой транзистор может работать достаточно хорошо в качестве резистора, управляемого напряжением, но имеет ограниченное пиковое напряжение, поэтому уровень должно поддерживаться (хорошо) ниже 100 мВ, если искажения должны оставаться в приемлемых пределах. Это едва ли приемлемо для выходного сигнала этого генератора. полевой транзистор цепь была рассмотрена и отброшена.
• VCA — Доступен ряд усилителей, управляемых напряжением, но сложность схемы, частотный диапазон и ограниченное максимальное напряжение делают большинство из них непривлекательны для простой схемы.
• Аналоговый умножитель — это особый класс VCA, и хотя что-то вроде AD633 может работать хорошо, это дорогие микросхемы. Это не общий подход — действительно, я только недавно (декабрь 2019 г.) узнал о единственном примере , который я когда-либо видел (разработанный BBC EP14/1), в котором используется аналоговый множитель. Там было несколько попыток использовать усилители с «крутизной» (он же OTA — Operational Transconductance Amplifier, например, LM13600 или аналогичный), но результаты неутешительны. в лучшем случае (что-то вроде преуменьшения), и сейчас они все равно устарели.

Поскольку термистор NTC (отрицательный температурный коэффициент) RA53/4 (или R53/4) стоил намного больше 30 австралийских долларов, когда вы могли его в последний раз приобрести, этот вариант, к сожалению, исключен для конструкторов — доступность любого подходящего термистора теперь равна нулю. Обратите внимание, что любой термистор, который вы можете получить, не подходит, если он не имеет сверхминиатюрной бусины в стеклянной вакуумной трубке, как показано на фотографии выше. Я получил очень много писем с вопросами о том или ином термисторе, и ни один даже близко не подошёл.

Единственным реальным вариантом является использование лампы — не идеальный вариант, но они работают и очень хорошо подходят для этой цели. Лампа доставляет неудобства из-за того, что ей нужна дополнительная мощность, но такова жизнь. Имейте в виду, что когда вы используете лампу, земля (земля) должна быть абсолютно твердой. Вы не можете использовать резисторы и конденсаторы для «разделения» питания, потому что «упругое» заземление вызывает неконтролируемый скачок амплитуды, независимо от используемой лампы. Ламповая стабилизация использовалась в первом коммерчески доступном синусоидальном генераторе Hewlett Packard и во многих последующих версиях.

Термистор NTC работает по довольно простому методу уменьшения своего сопротивления по мере увеличения уровня сигнала. Поскольку он расположен на пути обратной связи (как R _fb1 ), это увеличивает величину применяемой обратной связи, тем самым уменьшая коэффициент усиления. Если коэффициент усиления падает, сопротивление термистора снова увеличивается (меньше доступное напряжение, меньше ток, а значит, меньший нагрев шарика термистора). Это, естественно, приводит к тому, что коэффициент усиления снова возрастает.

Лампа (имеющая ПТК — положительный температурный коэффициент сопротивления), требует перекомпоновки цепи обратной связи, поэтому будет выполнять ту же функцию. Стабилизатор лампы подключен как Rfb2. Чтобы дать вам представление об изменении сопротивления, необходимом для поддержания колебаний на заданном уровне, значение R _fb2 необходимо изменить менее чем на 0,1 Ом. Если вы посмотрите на рисунок 3, то увидите, что лампа работает в очень небольшом диапазоне.

Одной из раздражающих особенностей термисторной (или ламповой) стабилизации является то, что выходное напряжение «прыгает» всякий раз, когда изменяется частота. К этому можно привыкнуть, и в конечном итоге это того стоит из-за низкого уровня искажений. Этот отскок также будет заметен для большинства методов стабилизации, включая версии FET или LDR. Повышение скорости для устранения дребезга вызовет неприемлемое увеличение низкочастотных искажений. Существует множество «синтезированных» генераторов синусоидальных колебаний (у меня тоже есть один из них), и хотя они подходят для проведения быстрых тестов, искажения слишком велики, чтобы их можно было использовать для серьезных измерений. Любой генератор цифровых сигналов, использующий менее 14 бит, бесполезен для измерений звука.

Как бы то ни было, основная причина скачков амплитуды связана с небольшими ошибками отслеживания в потенциометре (или переменном конденсаторе), используемом для установки частоты. Когда потенциометр поворачивается, два сопротивления не остаются точно равными — это нарушает коэффициент усиления схемы, и возникает скачок, поскольку цепь стабилизации компенсирует изменение. Изменение одного резистора моста Вина менее чем на 0,1 % означает, что схема стабилизации должна выполнить компенсацию усиления. Я порекомендовал вам приобрести несколько двойных потенциометров (они никогда не пропадут даром, потому что полезны во многих проектах) и выбрать тот, который показывает хорошее отслеживание между двумя элементами сопротивления. Это сводит к минимуму скачки амплитуды.

Одним из наиболее важных аспектов схемы стабилизации является то, что она должна быть достаточно медленной, чтобы предотвратить изменение формы низкочастотных сигналов. Это приведет к значительным искажениям на низких частотах, и именно большое время отклика является причиной дребезга сигнала и низкого искажения .

---

Мостовой осциллятор Вина с ламповой стабилизацией

Сама схема генератора остается неизменной для всех вариантов (кроме цепи обратной связи), поскольку после того, как будет найдена подходящая конструкция, нет реальной необходимости ее менять. К сожалению, использование батарей не рекомендуется из-за потребляемого тока выходного каскада класса AB, поэтому необходим источник питания переменного тока. BC549а транзисторы BC559 должны иметь суффикс «C» (например, BC549C) для максимального усиления и наименьшего искажения.

На рис. 2 показан сам генератор со стабилизатором лампы. Переключение частотного диапазона осуществляется с помощью 4-позиционного 2-полюсного поворотного переключателя, а конденсаторы должны быть подключены непосредственно к переключателю, чтобы свести к минимуму паразитную емкость. Конденсатор между базой и коллектором Q2 (обозначенный как «см. текст») может понадобиться или не понадобиться, в зависимости от вашей схемы и используемых транзисторов. Если усилитель колеблется на какой-то высокой частоте (обычно выше 1 МГц), добавьте дополнительный конденсатор. Обычно это будет всего несколько пФ — где-то между 2 пФ и 10 пФ должно быть достаточно.

Рис. 2. Мостовой осциллятор Вина со стабилизацией лампой

Схема представляет собой маломощную версию простого усилителя мощности и легко обеспечивает необходимое среднеквадратичное значение 3,16 В при питании ±12 В. Пиковая амплитуда составляет около ±4,5 В, а для управления делителем выходного напряжения используется простой буфер эмиттерного повторителя (см. ниже информацию о контроле уровня, буфере и выходном аттенюаторе). Установите VR2 так, чтобы выходное напряжение составляло 3,16 В RMS или другое напряжение, подходящее для ваших целей. Имейте в виду, что диапазон довольно ограничен, и 3,16 В были выбраны, потому что это удобно (это на 10 дБ выше 1 В или 0 дБВ).

Ток в выходном каскаде и буфере довольно высок — 8 мА, а небольшой радиатор — хорошая идея для выходных устройств (имеющих эмиттерные резисторы 33 Ом). Каждый из них будет рассеивать около 100 мВт при нормальных условиях работы с питанием ±12 В. Точно так же радиаторы могут использоваться на стабилизаторах питания (обычно они не нужны при питании нескольких обычных операционных усилителей). Показанные диоды 1N4001 или аналогичные. Все резисторы 1/4 Вт с допуском 1%, металлическая пленка, а для VR2 (переменный резистор 500 Ом) рекомендуется многооборотный подстроечный резистор.

Несмотря на то, что усилитель выглядит довольно просто, его характеристики на удивление хороши. Его, безусловно, можно улучшить, но на самом деле в этом нет особого смысла, потому что он вполне способен к искажению менее 0,01% на любой частоте до ~ 50 кГц, а отклик простирается от менее 10 Гц до более 1 МГц. В то время как большинство операционных усилителей превзойдут схему по искажениям, немногие (ну, на самом деле ни один) не могут управлять схемой обратной связи с низким импедансом и , обеспечивающей расширенную частотную характеристику.

Рис. 3. Типовые характеристики лампы 12 В/50 мА

На рис. 3 показан средний измеренный отклик 4 типичных ламп «Зерна пшеницы» 12 В, 50 мА (использованных для прототипа). Номинальное сопротивление при полном напряжении составляет 240 Ом. Результатом является нелинейное сопротивление, которое увеличивается с увеличением тока (положительный температурный коэффициент). Это то, что нам нужно, но, как видно, сопротивление довольно низкое, и полезный отклик достигается только при токе выше 6 мА (или при напряжении не менее 10% от номинального). Как правило, при напряжении 1,05 В на лампе и последовательном резисторе (выход 3,16 В) сопротивление лампы будет порядка 60 Ом или около того, добавьте последовательно резистор на 47 Ом, что даст в сумме 107 Ом. Так как сопротивление обратной связи должно быть вдвое больше этого значения, потенциометр будет установлен на 214 — 47 = 167 Ом. Все это очень низкие импедансы, и по этой причине выходной каскад должен обеспечивать больший ток, чем обычно.

Существует довольно много разных ламп, которые можно использовать, но если заменить лампу на что-то отличное от той, которую использовал я, вам придется изменить значение VR2. По какой-то причине американские производители ИС, которые публикуют примечания по применению, кажется, думают, что все не только знают, что такое лампа #327, но и могут легко ее получить. В примечаниях по применению эта загадочная лампа 327 упоминается как некий (второстепенный) святой Грааль. Если вы используете аналогичную лампу, увеличьте значение VR2 — около 1k должно быть нормально.

Кажется, что № 327 легко доступен в США, но в других местах? Выясняется, что это лампа на 28 В, рассчитанная на 40 мА или около того (на этой основе 1,12 Вт). При полном напряжении нить накала будет иметь сопротивление 700 Ом. Хотя лампу № 327 можно приобрести за пределами США, они не являются легкодоступными, но все лампы с аналогичными характеристиками будут работать одинаково. В примечаниях по применению, как правило, не указывается, что можно использовать много различных типов ламп, и они не содержат подробностей, чтобы конструктору было легче выбрать что-то подходящее.

Вам нужно будет поэкспериментировать с лампой. Они не являются прецизионными приборами, и даже лампы одного типа и из одной партии могут отличаться. Некоторые конструкторы (в том числе и я) обнаружили, что одна лампа из партии практически бесполезна, а другая отлично работает. В идеале, нить накала лампы , а не , должна использовать какие-либо «дополнительные» поддерживающие провода, поскольку они могут вызвать колебания амплитуды. (Моя благодарность читателю, который обнаружил это и дал мне знать.)

Стоит отметить, что с заменой стольких ламп накаливания на светодиоды (как для подсветки циферблата, так и для индикаторов) количество подходящих ламп, которые можно приобрести, уменьшается. Вполне вероятно, что когда-нибудь в будущем вы вообще не сможете найти много пригодных для использования типов. Когда (или если) это произойдет, создание аналоговых аудиогенераторов может стать намного сложнее. Важно отметить, что R3 (47 Ом), возможно, потребуется отрегулировать, чтобы получить оптимальное напряжение на лампе. Если напряжение ниже примерно 10 % от номинального напряжения, амплитуда может быть нестабильной, отказываясь устанавливаться на расчетном значении.

---

Регулятор уровня и аттенюатор

На рис. 4 показана схема регулятора уровня, буфера и аттенюатора. Буферный каскад используется для обеспечения низкого импеданса аттенюатора, независимо от настройки потенциометра. Эта аранжировка не такая элегантная, как некоторые другие, которые я видел, но вполне приемлемая и вносит небольшие искажения. Потери, вносимые на этом этапе, составляют около 0,05 дБ, что можно считать незначительным.

Рис. 4. Регулятор уровня и аттенюатор

Регулятор уровня представляет собой односекционный линейный потенциометр, и, как показано, аттенюатор обеспечивает достаточно постоянное выходное сопротивление 560 Ом при всех выходных настройках. При желании выход можно откалибровать в вольтах с диапазонами 3 В, 300 мВ, 30 мВ и 3 мВ. Точность аттенюатора очень хорошая, при условии, что для всех диапазонов используются резисторы 1%.

Транзистор BC559 может выиграть от небольшого радиатора, поскольку он работает при токе около 12 мА, поэтому рассеиваемая мощность составляет 140 мВт. Характеристики искажения можно улучшить, если R3 заменить стоком тока 15 мА (показан на вставке), что снижает (теоретическое) искажение примерно с 0,02% до 0,005%. Хотя это стоящее улучшение, оно, вероятно, не стоит затраченных усилий.

В идеале электролитические конденсаторы должны быть с низкой утечкой и могут быть с низким напряжением. Вход берется непосредственно с выхода генератора через конденсатор, который включен для устранения небольшого постоянного напряжения, которое в противном случае было бы на потенциометре 10k. Постоянный ток делает потенциометр шумным, но с разделительным конденсатором (C7 на рис. 2) все должно быть в порядке.

---

Генератор прямоугольных импульсов

Существует множество способов создания выходного сигнала прямоугольной формы, но, безусловно, самым простым является использование триггерного инвертора Шмитта Hex CMOS. Они быстрые, а с параллельными выходами обеспечат достаточный импульс, чтобы гарантировать, что время нарастания и спада действительно очень короткое.

Очень важно, чтобы вы приобрели версию шестигранника Шмитта 4584 или 74C14, потому что, если вы используете 74HC14, источник питания 12 В мгновенно уничтожит его. Также важно использовать переключение, как показано на рисунке, потому что, если преобразователь прямоугольных импульсов остается включенным все время, он будет вводить пики переключения в синусоиду, что серьезно ухудшит показатель искажения.

Рис. 5. Дополнительный прямоугольный преобразователь

Выход этой схемы находится в диапазоне от 0 В до +12 В и подается на потенциометр уровня 10 кОм с помощью резистора 10 кОм. Это снижает уровень до 6 В PP, что равно 3 В RMS. Входная цепь предназначена для обеспечения того, чтобы вход Шмитта питался от напряжения питания 1/2 (6 В), поэтому приложенный переменный ток будет равномерно колебаться вокруг этой точки и создавать симметричную прямоугольную волну.

Вид на микросхему сверху, точка указывает на контакт 1. Для тех, кто предпочитает традиционную схему, это также показано (оба идентичны). Используйте чертеж, с которым вы лучше всего знакомы — графическое представление ИС упрощает определение расположения перемычек, если вы используете Veroboard. Убедитесь, что C2 физически установлен как можно ближе к микросхеме.

Переключатель двухполюсный, двухпозиционный (DPDT) — одинаково подходят ползунковый переключатель или мини-тумблер. Как (надеюсь) очевидно, эта схема проходит между генератором и регулятором уровня и буфером на Рисунке 4.

---

Строительство и калибровка

Конструкция не слишком критична, но не забудьте про радиаторы для выходных транзисторов генератора и буферного каскада (а также транзистор стока тока, если вы используете эту опцию). Радиатор нужен транзистору с эмиттерным резистором 47 Ом, если вы не уверены. Из-за простоты схемы она не должна вызывать затруднений при построении. Вам нужен блок питания, и P05-Mini идеально подходит. Его можно использовать с настенным трансформатором на 16 В переменного тока, что устраняет необходимость в сетевой проводке.

Единственная сложная часть — это набор частоты. Есть несколько способов сделать это, и самый простой — воспроизвести масштаб, показанный ниже, и наклеить его на диск из алюминия или стекловолокна (или старый компакт-диск — вам нужно будет изменить размер либо компакт-диска, либо изображения) . Затем вам нужно прикрепить подходящую ручку в центре, используя эпоксидный клей или маленькие винты сзади. «Стрелка» может быть настолько простой или сложной, насколько вам нравится — в моем случае используется небольшой кусочек акрила (Perspex) с линией, нанесенной сзади, поддерживаемой чуть выше циферблата. Цифра 6 предназначена для указателя на правая стрелочная сторона циферблата, а рисунок 6А для указателя на левой стрелочной стороне циферблата.

Рисунок 6. Регулятор частоты

Рис. 6A. Набор альтернативных частот

Обратите внимание, что шкала частоты движется назад, так что потенциометр будет подключен «нормально» с минимальным сопротивлением в крайнем положении против часовой стрелки. Поскольку минимальное сопротивление соответствует максимальной частоте, все работает так, как должно. Ожидается, что указатель будет находиться с правой стороны шкалы, в противном случае надпись будет перевернутой (или вертикальной) для желаемой частоты.

К сожалению, изображение, отсканированное с моего устройства, было довольно тощим, поэтому мне пришлось сделать репродукцию. Это тоже не идеально, но все равно будет выглядеть лучше, чем ручная надпись. Показанное изображение довольно хорошее, но если вы хотите улучшить его, вам придется сделать это самостоятельно. Два немаркированных указателя должны совпадать с пределами перемещения горшка, поэтому, если у вас нет другого метода калибровки, это должно привести вас к цели. Однако …

Калибровка

Следующим шагом является калибровка. Если у вас есть доступ к частотомеру, то у вас нет проблем, но без него все, что вы можете сделать, это надеяться на лучшее от одного диапазона к другому, откалибровав на слух от сети (используя небольшой трансформатор для генерации подходящее напряжение) или просто используйте маркеры хода потенциометра на циферблате.

Если у вас есть трансформатор на 12 В, подключите один вторичный выход к точке заземления генератора, а другой подключите через резистор 4,7 кОм к выходу. Установите выходной сигнал в диапазоне 3 В или +10 дБ, но не меняйте уровень. Установите частотный диапазон на 15 Гц, а переменный регулятор на 100 Гц (или 120 Гц, если вы находитесь в США или где-либо еще, где используется 60 Гц).

Используя наушники, вы должны слышать тихий гул частотой 50 (или 60) Гц. Теперь увеличьте регулятор уровня генератора, и должен быть слышен второй тон. Медленно настраивайте регулятор частоты, пока два тона не будут «настроены», после чего вы должны услышать 50/60 Гц и их вторую гармонику. Уровень должен быть стабильным — вы услышите «биения» сигнала, когда вы слегка перемещаете регулятор частоты вверх или вниз.

С помощью этого метода можно настроить с точностью до 0,1%. Как только идеальная вторая гармоника найдена, вам нужно вращать ручку на валу потенциометра, не перемещая вал, пока указатель не окажется точно на отметке 100 Гц (или 120 Гц) на циферблате.

---

Термисторная стабилизация Версия

Это включено исключительно для полноты или на тот случай, если у кого-то случайно окажется термистор R53, RA53, RA54 и т. д., которому нужен дом. Стабилизированный термистором блок очень похож на ламповую стабилизированную версию выше, но можно ожидать, что он будет иметь лучшие показатели искажения на низких частотах. Отскок амплитуды термистора больше, потому что он имеет более длинную тепловую постоянную времени, но это способствует меньшему искажению.

Рис. 7. Цепь термисторной стабилизации

Как видно, она очень похожа на предыдущую схему, но сопротивление обратной связи выше. Это также поможет снизить искажения схемы, но, как я уже говорил ранее, термистор практически невозможно достать. Раньше это рекламировалось в Farnell Components (теперь Element14), но больше нет. То же самое с RS Components и любым другим поставщиком, на которого я смотрел. Следует признать, что эти термисторы доступны только случайно.

Еще в 1999 году читатель прислал мне некоторую информацию, в том числе номер детали от RS Components. Element14 также использовал RA54 (вам не нужно знать цену). К сожалению, оба поставщика отказались от термисторов RA53 и RA54, и у них нет эквивалентов. Единственным жизнеспособным вариантом сейчас является использование лампы.

---

---

Основной указатель Указатель проектов

Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, помимо прочего, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и © 1999. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, будь то электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены законами о международном авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки при создании проекта. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта. Разное Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Copyright © 2013 - 2019 KS-MOTO +7 (911) 924 3 942 +7 (812) 924 3 942 г. Санкт-Петербург,