Генератор ЗЧ на микросхеме 174УН7
19.01.2017 10:25| Уголок радиоконструктора |
И. НЕЧАЕВ
В лаборатории начинающего радиолюбителя генератор 3Ч занимает не последнее место, с его помощью проводят настройку и проверку различных электроакустических устройств и их узлов. Но не всякий генератор позволяет подключать к выходу низкоомную нагрузку, например, акустическую систему или динамическую головку. Вниманию читателей предлагается описание генератора, который позволяет делать это. Собран он на микросхеме УМЗЧ К174УН7, а его схема показана на рис. 1.
Генератор вырабатывает электрические сигналы синусоидальной формы в диапазоне частот 20 Гц...20 кГц, который разбит на три поддиапазона: 20...200 Гц, 0,2...2 кГц и 2...20 кГц. Микросхема включена по стандартной схеме. Частотозадающую цепь генератора образует мост Вина, через который осуществляется положительная обратная связь (ПОС) с выхода усилителя на его вход. Мост Вина состоит из резисторов R1— R3 и двух конденсаторов СЗ и С7, к которым на нижних частотных поддиапазонах переключателем SA1 подключаются конденсаторы С1, С2, С5 и Сб. Глубина ПОС регулируется подстроечным резистором R6. Плавное изменение частоты внутри каждого поддиапазона производится сдвоенным переменным резистором R1.
Для того чтобы амплитуда генерируемого сигнала сохранялась постоянной при изменении частоты в генератор введено устройство стабилизации выходного напряжения. Оно выполнено на элементах VT1, С9, С13, R5, VD1, R8 и R7. Канал полевого транзистора VT1 включен в цепь отрицательной обратной связи (ООС) микросхемы и определяет ее общий коэффициент усиления, а значит, и амплитуду выходного напряжения.
Работает устройство следующим образом. Выходной сигнал с движка резистора R7 через резистор R8 поступает на диод VD1, выпрямляется, сглаживается конденсатором С13 и поступает на затвор транзистора. При увеличении амплитуды выходного напряжения увеличивается и закрывающее напряжение на затворе транзистора. Сопротивление канала растет, что приводит к увеличению глубины ООС, уменьшению коэффициента усиления микросхемы, а следовательно, и амплитуды выходного напряжения. Таким образом и обеспечивается ее стабилизация.
К гнездам XS1 подключают высокоомную нагрузку, например, частотомер или осциллограф. Низкоомную нагрузку — динамические головки, акустические системы и т. д. — подключают к гнездам XS2. Гнезда XS3 (Выход 1:1) и XS4 (Выход 1:10) служат для подключения исследуемых устройств, напряжение на этих выходах плавно регулируется резистором R11. Питается генератор от стабилизированного блока питания с напряжением 12... 15 В и максимальным током до 1 А.
Большинство деталей генератора размещено на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита, эскиз которой показан на рис. 2. Все гнезда, а также элементы С1, С2, С5, С6, R1, R11, R12, R13 размещают на передней панели генератора. Корпус устройства может быть пластмассовым или металлическим. Если контролировать частоту генератора частотомером, например, мультиметром со встроенным частотомером, то ось резистора R1 не надо снабжать указателем, а на передней панели можно обойтись без шкалы, что упростит конструкцию и уменьшит габариты генератора.
В устройстве можно применить следующие детали: диод VD1 — КД522, КД521 с любым буквенным индексом, оксидные конденсаторы — К50-6, К50-35 или аналогичные импортного производства, остальные — К10-17, К73, причем конденсаторы С1 и С6, С2 и С5, а также СЗ и С7 желательно подбирать так, чтобы их емкости отличались друг от друга не более чем на 5%. Подстроечные резисторы — СПЗ-19а, переменные: сдвоенный R1 — СП-Ill, R11 — СПО, СП4, постоянные резисторы — МЛТ, С2-33. Переключатель — любой малогабаритный. Микросхему необходимо снабдить радиатором площадью не менее 10 см², который можно сделать из пластины алюминия. Для включения генератора в цепь питания полезно установить выключатель, а для индикации этого режима между шиной питания и общим проводом надо ввести цепь из последовательно соединенных светодиода (АЛ307, АЛ341 с любым буквенным индексом) и резистора сопротивлением 0,75... 1 кОм.
Налаживание генератора сводится к подгонке границ поддиапазонов подбором емкостей конденсаторов С1 — СЗ, С5 — С7 и установке требуемой амплитуды выходного сигнала. Последнюю операцию проводят с помощью резисторов R6 и R7. Резистором R7 устанавливают амплитуду — при указанном на схеме транзисторе ее можно изменять в пределах от 1 до 5 В, при большей амплитуде возникают заметные искажения. При этом движок резистора R6 следует устанавливать как можно ближе к верхнему по схеме положению. В начале настройки движок резистора R6 устанавливают в верхнее по схеме положение, a R7 — в нижнее, остальные органы управления генератором — примерно в среднее положение. При этом выходного сигнала не должно быть, если же он присутствует, то это означает, что усилитель возбудился на высокой частоте. В этом случае между выводом 5 и общим проводом необходимо установить конденсатор емкостью 500...2000 пФ.
Затем, плавно вращая движок резистора R6, добиваются возникновения генерации, а резистором R7 устанавливают требуемую амплитуду (от 1 до 5 В) выходного сигнала и проверяют ее стабильность во всем диапазоне частот. При необходимости настройку повторяют. Если амплитуда выходного напряжения должна лежать в пределах 0,5... 1 В, то в генератор следует установить транзистор КПЗОЗА или Б. Устройство будет настроено правильно, если во всем диапазоне рабочих частот амплитуда выходного сигнала изменяется не более чем на 10%. При необходимости проводят градуировку шкалы с помощью частотомера. Потратив некоторое время на подбор емкостей конденсаторов С1, С2, С5 и С6, можно добиться того, что шкалы на всех трех поддиапазонах будут совпадать, отличаясь лишь множителем, тогда можно обойтись только одной шкалой.
Коэффициент нелинейных искажений выходного сигнала определяется в значительной мере параметрами микросхемы. Он зависит также от точности подбора конденсаторов и резисторов в мосте Вина и может составлять несколько процентов. Кроме того, при подключении низкоомной нагрузки к гнездам XS2, XS3, возможно небольшое изменение генерируемой частоты.