Каталог радиолюбительских схем

ЦИФРОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ СИГНАЛОВ

В современной схемотехнике все чаще используют цифровые методы формирования сигналов заданной формы. Это позволяет получать высокую стабильность частоты, фазы и амплитуды генерируемых колебаний. Рассматриваемые ниже генераторы синусоидальных и пилообразных колебаний могут оказаться полезными при конструировании измерителей амплитудных, амплитудно-частотных и вольт-амперных характеристик, в генераторах для питания электродвигателей и формирователях сигнала радиоуправления и RTTY.

Устройство, схема которого приведена на рис. 1, генерирует колебания близкой к синусоидальной формы, однако изменением сопротивлений резисторов R1 -R8 можно получить и любую другую форму выходного сигнала.

Рис. 1

После подачи напряжения питания цепь R9C1 формирует короткий импульс, сбрасывающий все разряды восьмиразрядного регистра сдвига DD1 в состояние 0. В результате на выходе инвертора DD2.1, а следовательно, и на верхнем (по схеме) входе данных регистра DD1 устанавливается уровень 1. На тактируемые входы регистра сдвига подают импульсы задающего генератора. По фронту каждого из этих импульсов данные в регистре сдвигаются на один разряд, и он последовательно за полняется “единицами” до тех пор, пока на входе инвертора DD2.1 не появится уровень 1. Теперь на вход данных верхнего регистра поступает низкий логический уровень, и он заполняется “нулями”. Этот процесс повторяется до тех пор, пока на преобразователь подано питание.

Функциональный цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), состоящий из резисторов R1-R8, преобразует цифровой код, циркулирующий в регистре, в синусоидальное напряжение, частота которого равна 1/16 частоты задающего генератора. Так как КМОП-микросхемы могут работать на частотах не выше 7 МГц, максимальная частота выходного синусоидального сигнала — около 0,5 МГц, Форма генерируемого сигнала изображена на рис. 1, б. Наиболее существенные гармоники — третья и пятая — имеют уровень - 50 дВ относительно первой. Интенсивность 15-й и 17-й гармоник значительно выше, однако их нетрудно отфильтровать простейшим RC-фильтром, и выходной сигнал приобретет совсем привычный вид.

Устройство формирует и прямоугольные колебания с той же частотой и фазой, что и синусоидальные. Их можно использовать, например, для синхронизации развртки осциллографа.

Рис. 2.

Формиронатель, схема которого покопана на рис. 2,а, вырабатывающий ступенчатое напряжение более далекой от синусоидальной формы, может найти применение а преобразователях напряжения, аппаратуре радиоуправления н в генераторах для питания электродвигателей. Он состоит из счетчика по модулю 3, выполненного на триггерах микросхемы DD1, и ЦАП, состоящего всего из двух резисторов. Частота выходного сигнала генератора равна 1/3. Рис. 2,б наглядно поясняет процесс формирования синусоиды из прямоугольных сигналов. На рис. 3 показана схема цифрового генератора пилообразного напряжения, который можно использовать и качестве генератора развертки в характериографах.

Рис. 3.

Устройство содержит 14-разрядный двоичный счетчик и 8-разрядный линейный ЦАП, состоящий из резисторов R1-R24. Такой ЦАП обеспечивает ступенчатое нарастание выходного напряжения с шагом, равным 1/266 амплитуды формируемых колебаний, которая составляет примерно 1/5 напряжения питания счетчика. Генератор формирует также прямоугольный сигнал (частотой f/2¹⁴) спад которого совпадает с началом процесса формирования пилообразного напряжения. Частоту выходного пилообразного напряжения при неизменной амплитуде можно изменять в широких пределах изменением частоты сигнала, поступающего на вход устройства. Генератор может быть особенно полезен в тех случаях, когда период пилообразного напряжения должен измеряться минутами и часами, т. е. в той области, где аналоговые методы малопригодны.

Digital Sinewave Generator, —Elektor (GB), 1980, № 7, p. 16—17.

Ocsilalore Sinusoidale Digitate. - Eleklor (It), 1982, M 38/39 (July-Aug.), p. 52. 1

Mejer. Digital Logarithmic sweep generator. - Eleklor (GB), 1982. № 7/8 (luly/Aug,), p. 67

Примечание редакции. Вместо микросхемы 4015В можно использовать К176ИР2 или К561ИР2, вместо 4013 K176TM2 или К561ТМ2, вместо 4011 — К176ЛА7, 4020 -К561ИЕ16, 4070 - К561ЛП2.

РАДИО № 4, 1986 г., с. 60.