Функциональные узлы РЭА, несколько полезных схем

Не претендуя на оригинальность, хочу предложить несколько схем функциональных узлов, которые могут найти применение в чьих-либо разработках.

Схемы

На рис. 1 приведена схема генератора, который, в зависимости от узла, может быть двухтональным (узел А1, рис. 2); с линейно изменяющимся тоном (узел А1, рис.З).

Работа первого варианта генератора основана на изменении коэффициента деления делителя R1, R2, R3 блока А1. Если транзистор (7 выв. DA1) закрыт, напряжение на выходе делителя определяется номиналами резисторов R2, R3.

При открытом транзисторе к нижнему плечу делителя подключается резистор R1, изменяя коэффициент деления делителя.

Принципиальная схема генератора

Рис. 1. Принципиальная схема генератора.

Выходное напряжение делителя изменяет порог включения компараторов таймера DA2, что приводит к изменению частоты на выходе генератора DA2. Притом, меньшему значению напряжения на выходе делителя (рис. 2) соответствует тон более высокой частоты, а большему - более низкой.

Частоту переключения тона генератора DA1 определяют элементы R2, С2, а частоту тона генератора DA2 определяют элементы R3, С3. Отношение выходных частот генератора DA2 можно регулировать изменением номиналов резисторов R1 ...R3 (А1).

Первый вариант узла

Рис. 2. Первый вариант узла.

Генератор линейно изменяющегося тона можно получить, если узел А1 выполнить по схеме рис. 3. При этом возможны три варианта:

  • при R1 » R2 получим линейно повышающийся тон (быстрый заряд, медленный разряд конденсатора С1);
  • при R1 « R2 получим линейно понижающийся тон (медленный заряд, быстрый разряд С1);
  • при R1 = R2 получается линейно изменяющийся тон сначала в сторону понижения, затем - повышения тона.

Подачей уровня 0 на вход 4 DA1 исключается второй, более низкий тон, подачей уровня 0 на вход 4 DA2 блокируется работа генератора DA2.

Второй вариант узла

Рис. 3. Второй вариант узла.

ГУН, рис. 4, имеет более высокую повторяемость параметров по сравнению с ИМС 1561 (564) ГГ1, хотя, возможно, более узкий диапазон перестройки по частоте. Частота генератора задается номиналами элементов R2, С2. По входу 4 имеется возможность стробирования.

Схема ГУН

Рис. 4. Схема ГУН.

На рис. 5 показана модифицированная схема [1]. Стабилитрон VD1 - генератор “белого” шума. Ток через стабилитрон задается резистором R2. На ОУ DA1 собран усилитель сигнала шума.

На выходе ОУ присутствует напряжение шума величиной до 1 В эффективного значения. Как показала практика макетирования, можно вполне отказаться от ФНЧ и сигнал шума подать сразу на вход компаратора.

Предела регулировки порога (верхнего) срабатывания компаратора достаточно для получения беспрепятственного прохождения сигнала “белого” шума на выход компаратора (вывод 7 DA1) и редких, одиночных импульсов.

Модифицированная схема

Рис. 5. Модифицированная схема.

Компаратор собран на таймере DA2. В целях уменьшения числа регулировочных элементов вместо подстроечного резистора к выводу 2 подключен делитель R7, R8, в связи с чем, порог гистерезиса, а значит, и нижний порог срабатывания компаратора, задан жестко.

Резистором R9 изменяют верхний порог срабатывания. Регулировкой резистора R2 возможно плавное изменение интенсивности сигнала шума на выходе компаратора.

Подключением конденсатора С параллельно резистору R10 или к выводу 7 DA2, возможна регулировка тембра выходного сигнала, которая устраняет излишнюю “сухость” щелчков.

В качестве одного из вариантов практического применения узла (кроме игрушки) может быть блок имитации шумов в телефонной линии в конструкциях [2, 3].

Устройство может также предназначаться для проверки помехозащищенности сервисных телефонныхсистем. Варианты подключения показаны на рис. 6 и рис. 7.

Подключение для проверки помехозащищенности сервисных телефонных систем

Рис. 6. Подключение для проверки помехозащищенности сервисных телефонных систем.

Еще один вариант включения схемы

Рис. 7. Еще один вариант включения схемы.

В первом случае узел, через усилитель мощности с трансформаторным выходом, подключается к клеммам Л1 и Л1 конструкций. Во втором случае - в разрыв между одной из клемм и телефонной линией. Причем, при отсутствии сигнала, транзистор VТ1 (рис. 7) должен быть открыт.

Тем самым имитируется плохой контакт в многочисленных клемных колодках телефонной линии. Схема ждущего мультивибратора на тиристоре приведена на рис. 8.

В исходном состоянии, при отсутствии запускающих импульсов, ток управляющего электрода близок к нулю. Напряжение включения Uвкл 0 тиристора превышает напряжение источника питания - тиристор выключен.

Схема ждущего мультивибратора на тиристоре

Рис. 8. Схема ждущего мультивибратора на тиристоре.

Конденсатор С2 заряжен до напряжения, близкого к 12 В. Запускающий импульс положительной полярности открывает тиристор VS1. Конденсатор С2 быстро разряжается через токоограничивающий резистор R4 и малое сопротивление открытого тиристора. Когда суммарный анодный ток тиристора (Іа = l*R3 + І*С2) уменьшается до значения Івыкл, происходит выключение тиристора.

Конденсатор С2 начинает заряжаться от источника питания через резисторы R3, R4. Резистор R1 разряжает конденсатор С1 в промежутках между входными импульсами.

При указанных на схеме номиналах заряд конденсатора С2 до уровня 10 В происходит за 45 с, а до 10,5 В - за 70 с. При емкости конденсатора С1, равной 68,0 мкФ, конденсатор С2 разряжается до уровня 0,5...1 В, при емкости конденсатора С1 1 ...6,8 мкФ - до 2 В. Резистор R4 ограничивает разрядный ток конденсатора С2 на безопасном, для тиристора, уровне.

При разряде конденсатора через тиристор протекает импульсный ток. Если его значение не превышает предельного импульсного тока тиристора в открытом состоянии, резистор R4 можно убрать (показано короткозамыкающей перемычкой).

Генератор пилообразного сигнала

Рис. 9. Генератор пилообразного сигнала.

Генератор “пилы” (рис. 9). При отсутствии входных импульсов транзистор VТ1 насыщен, так как его база подключена через резистор R2 к источнику питания.

Напряжение на конденсаторе С2, при этом, практически равно нулю. Входной импульс отрицательной полярности выводит транзистор из режима насыщения. Транзистор запирается.

Начинается заряд конденсатора С2 от источника питания через резистор R3. По окончанию действия входного импульса транзистор открывается, конденсатор С2 разряжается.

Настройка узлов

Генератор (рис. 1). При выборе номиналов делителей узла А1 (рис. 2 и рис. 3) необходимо иметь в виду, чтомаксимальный ток коллектора транзистора таймера равен 200 мА.

Напряжение на входе 5 таймера ограничено значениями 0,5...11 В. При более низком или более высоком значениях (при напряжении питания 12 В) генерация импульсов на выходе таймера срывается. Частоту генераторов, собранных по схемам рис. 1 и рис. 4, можно определить по формуле:

расчетная формула

Генератор “белого” шума (рис. 5). В области нижних частот уровень шума, в некоторых пределах, регулируется изменением номиналов конденсаторов С1 ...С3.

Подбором номинала конденсатора С’ устанавливают желаемый тембр выходного шума. Изменением номиналов резисторов R7, R8 можно установить нижний порог срабатывания компаратора (гистерезис). На мой взгляд, номиналы резисторов, приведенные на схеме, являются оптимальными.

Коэффициент усиления ОУ регулируют изменением номиналов резисторов R3 и R6. Изменением номинала резистора R3, кроме того, устанавливают желаемое входное сопротивление усилительного каскада.

Коэффициент трансформации трансформатора Т1 (рис. 6) и номиналы емкостей С1 и С2 подбирают экспериментально, в зависимости от выходной мощности УНЧ и необходимого уровня шума в линии.

В отсутствии сигнала (рис. 7) транзистор VТ1 должен быть открыт. В зависимости от примененного транзистора, возможно, будет необходимость включения схемы сдвига уровня. Ждущий мультивибратор (рис.

8). Номинал резистора R1 подбирается таким, чтобы при длительном воздействии импульса положительной полярности на входе, после заряда конденсатора С1 и разряда конденсатора С2 тиристор закрывался. Т.е. ток, протекающий по цепи управляющего электрода тиристора, в этом случае был меньше постоянного отпирающего тока.

Время заряда конденсатора С2 зависит от номиналов резисторов R3, R4 и емкости конденсатора С2. Генератор “пилы” (рис. 9). Резистор R1 выбирается, как и в предыдущем случае, чтобы ток, проходящий через резистор R1, был меньше тока насыщения транзистора.

Скорость заряда конденсатора С2 зависит от его емкости и номинала резистора R3. При измерении выходного напряжения схемы, авометром ЭК2340, его значение менялось в пределах 0,5...9,5 В. Выходное напряжение ждущего мультивибратора (рис. 8) измерялось вольтметром В7-26.

Схема включения таймера КР1006ВИ1 с кварцевой стабилизацией частоты

Рис. 10. Схема включения таймера КР1006ВИ1 с кварцевой стабилизацией частоты.

Часть схемы охранного устройства

Рис. 11. Часть схемы охранного устройства.

Продолжение схемы охранного устройства

Рис. 12. Продолжение схемы охранного устройства.

На рис. 10 приведена несколько необычная схема включения таймера КР1006ВИ1 с кварцевой стабилизацией частоты. Конденсатор С1 служит для точной установки частоты.

Вывод 5 таймера остается свободным. Пример использования одновибратора (рис. 8) показан на рис. 11, где приведена часть схемы охранного устройства.

Контроль шлейфа осуществляется конденсатором Сшл. Принцип работы основан на измерении времени цикла заряд/разряд конденсатора.

Генератор запускающих импульсов собран на таймере DD1. Эмиттерный повторитель на VТ1 предотвращает разряд Сшл через делитель R9...R11 и внутренний делитель таймера DD2, на котором собран компаратор.

Резистором R14 устанавливают верхний порог срабатывания компаратора, резистором R10 - гистерезис, т.е. нижний порог срабатывания.

При достижении входным сигналом (вывод 6 DD2) верхнего порога срабатывания, на выходе DD2 (вывод 7) устанавливается низкий уровень. Когда входной сигнал, уменьшаясь, достигнет нижнего порога срабатывания, на выходе компаратора вновь устанавливается высокий уровень.

Узел,собранный на одновибрато-рах DD3, DD4 и триггере DD5 отслеживает изменение частоты выходных импульсов компаратора, а значит, и скорости цикла заряд/разряд конденсатора Сшп.

При увеличении или уменьшении емкости на выходах триггеров будет комбинация из уровней 0 и 1, при исправном шлейфе - на обоих выходах будет уровень 0.

На одновибраторе DD3 выполнена схема нормирования импульсов по длительности. Одновибратор DD4 и триггер DD5 - схема контроля входной частоты. Работа схемы основана на сравнении длительности паузы между импульсами одновибратора DD3 [8].

При увеличении емкости Сшл, в момент запуска одновибратора DD3, происходит запись информации в триггеры DD5. К моменту появления очередного фронта импульса на выходе DD3, формирование импульсов одновибратором DD4 уже закончилось.

Поэтому в триггеры DD5.1, DD5.2 записываются соответственно уровни 0 и 1. При исправном шлейфе очередной запуск одновибратора DD4.2 происходит раньше завершения процесса формирования выходного импульса.

Одновибратор переходит в режим повторного запуска. На его выходе (вывод 9 DD4) постоянно присутствует уровень 0. На выходах триггеров DD5 - уровни 0. При уменьшении емкости Сшл одновибратор DD4.2 также находится в режиме перезапуска.

Длительность выходного импульса DD4.1 (выводы 4 и 6) превышает длительность паузы между выходными импульсами одновибратора DD3. В триггеры DD5.1, DD5.2 записываются, соответственно, уровни 1 и 0. С выходов триггеров DD5 логические уровни подаются в схему исполнительного устройства, включающего систему оповещения.

На степень заряда конденсатора Сшл влияет частота выходных импульсов генератора DD1 и, в некоторой степени, номинал конденсатора СЗ.

Резисторами R10, R14 устанавливают необходимые пороги срабатывания компаратора. На вход одновибратора DD3 (вывод 5) подать импульсы с частотой, соответствующей нормальному состоянию шлейфа.

Подбором номиналов резисторов R19, R17, R15 и емкостей конденсаторов С4...С6 добиваются на выходах триггеров DD5 низких логических уровней.

Затем, изменяя входную частоту в сторону уменьшения и увеличения, на выходах триггеров DD5 добиваются появления соответствующих уровней.

Частоту генератора DD1 находят по формуле:

формула

Величина гистерезиса компаратора рассчитывается по формуле:

формула

где:

  • R' = R9 + R10 (до движка, верхняя часть)
  • R" = R11 + R10 (после движка, нижняя часть).

Длительность импульсов одновибратора:

Функциональные узлы РЭА, несколько полезных схем

где:

  • R - резисторы R15, R17, R19;
  • С - конденсаторы С4, С5, С6, которые должны иметь номинал, не менее 0,01 мкФ.

Номиналы элементов частотозадающих цепей на рис. 11 не указаны в связи с возможностью изменения в широких пределах номинала емкости Сшл и его времени заряда/разряда, устанавливаемом резисторами R6, R7.

А. Ильин. РМ-02-17, 03-17, 04-17.

Литература:

  1. Ширшов М. Имитатор звука костра. - Радио, 1986, №10, стр.50.
  2. Волгин А. Имитатор сигнала АТС. - Радиолюбитель, 1994, №9, С.23.
  3. Брускин В. Имитатор телефонной линии. - Радиолюбитель, 1998, №9, С.24.
  4. Ерофеев Ю.Н. Импульсные устройства. - М.: Высшая школа, 1989.
  5. Алексеенко А.Г., и др. Применение прецизионных аналоговых микросхем. - М.: Радио и связь, 1985.
  6. Полупроводниковые приборы. Диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы. Справочник. - М.: Энерго-издат, 1982.
  7. Полупроводниковые приборы. Транзисторы малой мощности. Полупроводниковые приборы. Транзисторы средней и большой мощности. Под редакцией Голомедова А.В. - М.: Радио и связь, 1989.
  8. Гриев Ю. Аналоговый частотомер с автоматическим выбором предела измерения. - ВРЯ, выпуск 108, С.40.
  9. Трейстер Р. Радиолюбительские схемы на ИС типа 555. - М.: Мир, 1988.
1 51 Разные узлы
генератор сигналов охранное устройство
Написать комментарий:

cashback