Генератор звуковой частоты и шума

[cuneum]

Не претендуя на новизну и "эксклюзивность" идеи, решил поделится форумчанами и посетителями сайта схемой комбинированного устройства, включающего в себя ГЗЧ с противофазным выходом и широкополосный генератор "белого" (сине-розового ) шума.
Прибор достаточно прост по конструкции и "заточен" под имеющиеся в продаже китайские детали и вполне по силам к повторению начинающим радиолюбителем.

ГЗЧ представляет из себя генератор с мостом Вина, реализованном на ОУ TL074, все выходы которого ( а их три ) буферизированы и имеют защиту от КЗ, при этом нагрузка практически не оказывает влияния на частоту собственных колебаний генератора. Также все действия над уровнем сигнала происходят до буферных усилителей, что позволяет иметь одно и тоже сопротивление выхода для любого режима работы.

Генератор выдаёт звуковые частоты в диапазоне от 15 Гц до 22 000 Гц, разбитом на три под-диапазона 15..220, 150..2200, 1500..22000 Гц. Уровень сигнала на выходе 1В (1.41В амп.) на двух выходах с регулированием амплитуды и делителем (1:10 и 1:100) и одном контрольном с постоянной амплитудой. Уровень нелинейных искажений 2..3%, а расчётная неравномерность АЧХ 1 дБ (20%).

Генератор шума, собран на стабилитроне BZX79C11 (можно и КС510А) и усилителе на трёх транзисторах разной структуры. ГШ выдаёт монотонный шум от 10 Гц до 10 мГц при неравномерности АЧХ 1 дБ, при неравномерности 3 дБ до 30 мГц и выше, уровнем 500 мВ ( 707 мВ амп.) на нагрузке 50 Ом. Мощность выходного сигнала шума 10 мВт.
Как и ГЗЧ, он не боится короткого замыкания по выходу и нагрузок отличных от указанной.

Ток потребляемый устройством не превышает 50 мА, при напряжении питания 13,8 .. 18В.

Это была лирика, а теперь физика!
Автору не удалось найти среди китайского ассортимента хороший сдвоенный резистор, а посему и достичь расчетных значений THD и неравномерности АЧХ ГЗЧ. Побороть 20% разброс значений сопротивления секций потенциометра, к тому же гуляющий разные стороны схема не смогла, а так, как иного экземпляра у автора не имелось пришлось удовлетворится THD 3% при неравномерности 6 дБ или THD 5% при 3 дБ, автор избрал первое, как меньшее из зол.

Тем же, кто захочет повторить схему, советую наперво поискать сдвоенный резистор на 100 кОм с малым разбросом значений, а не уповать на китайское качество.

Следующая ошибка была в выборе корпуса (G1098B 135x75x50), как вы можете видеть доступ к плате получился довольно неудобным, плюс плохой теплоотвод от транзисторов и стабилизатора, что наводит на мысль о сверлении дополнительных отверстий под вентиляцию.



Схема:





Архив со схемой, чертежами печатной платы и монтажа и описание.


Генератор звуковой частоты и шума.pdf

ГЗЧШ.zip

[AMBER]

Если увеличить все частотозадающие конденсаторы в 10 раз,можно поставить сдвоенный потенциометр 10 ком.
Такой номинал чаще встречается и к тому же есть вероятность меньшего разброса сопротивлений между резисторами.
Почему-то при меньших номиналах часто и разброс бывает меньше,не раз проверялось.
Но,что бы шкала частоты была близка к логарифмической, сдвоенный потенциометр должен быть типа Б (наш стандарт,
у буржуев по-другому).резистор с такой зависимостью трудновато найти. В промышленных генераторах применялись
проволочные потенциометры с хитрой намоткой, или конденсаторы с, опять же, хитрой формой пластин.
Да,и чтоб два раза не вставать - стабилизатор 7812 при входном 13,8 вольт навряд ли будет стабилизировать, падение на
нём должно быть не менее 3 вольт,разве что лоу дроп применить при таком входном.
ПС. А при каком токе через стабилитрон у Вас получился максимальный шум с него? И зависит ли от этого тока
неравномерность шума по частоте? Подбирался ли стабилитрон по максимальному шуму?.

[R8ACR]

Странно, ещё в 1969 году в "Радио" была статья с генератором шума на обычном стабилитроне типа Д814 с полосой до 300 мгц, с подробным описанием, конечно.

[Владимир Л]

Но,что бы шкала частоты была близка к логарифмической, сдвоенный потенциометр должен быть типа Б (наш стандарт,
у буржуев по-другому).резистор с такой зависимостью трудновато найти. В промышленных генераторах применялись
проволочные потенциометры с хитрой намоткой, или конденсаторы с, опять же, хитрой формой пластин.


Как раз недавно тоже занимался такими генераторами. В основном пробовал стабилизацию лампочкой и ТП. Не понравились они. Когда было тепло работал нормально. Похолодало -и поплыло частота и особенно амплитуда. Он для гаража сделан у меня. Возможно у вас для нормальных условий будет лучше.Да,еще получается не ровный коэффициент по диапазонам.Не будешь же все время подкручивать.Пробова л правда только в DIP 544уд1,2, 741. Ставил ступенчатый резистор набранный из дискретных номиналов. Стояли в каких то усилках. Разброс не большой но все равно чувствует схема. У него как раз log характеристика 47к. Я подсоединял параллельно 2 резисторы. Получилась зависимость какая то средняя. Мне так больше понравилось. Переключатель тоже должен быть стабильный как и конденсаторы задающие(пленочные). Возможно у меня поэтому так и вышло ведь Китай же.Правда я замахивался до более высоких частот. Еще, выходной усилитель надо защитить от кз получше.И еще, обычно такие приборы запитывают двухполярным напряжением. Скажите пожалуйста, зачем генератор шума.На ВЧ он слаб по нормированной амплитуде, на НЧ вроде как и не нужен. Если для точных измерений то на нч самое то звуковая карта. Чисто для проверки - годится, конечно, такой. Я остановился на XR2206. Если Вы измеряли приведите , пожалуйста, данные гармоник по диапазонам и частотам. Что касается маркировки Log это наши Б, ихние A. Но будьте внимательны китайцы делают и с "нашей" маркировкой. Мне такие попадались.

[RU3AEP]

Давным-давно (году этак в 1994-1995) я собирал подобный ГЗЧ. Правда, не на операционнике, а на транзисторах. И также не мог побороть неустойчивость амплитуды (и формы) в зависимости от положения переменника из-за разбега характеристик обеих секций. Подробности не помню, но приемлемого качества сигнала не удавалось добиться никак. В итоге пришлось городить некое подобие АРУ, которое стабилизировало выходной уровень за счет включения полевика в качестве управляемого сопротивления в одну из ветвей моста Вина. В результате уровень на выходе стоял как вкопанный (причем при резком изменении частоты было видно, как вначале стрелка выходного показометра либо уходит в ноль, либо зашкаливает, но через полсекунды возвращается на должное место) и коэффициент гармоник был вполне приличным по тем давним временам. Эх, приятно вспомнить, как же все это было интересно!

На ВЧ он слаб по нормированной амплитуде, на НЧ вроде как и не нужен.

На мой взгляд, основной смысл подобных шумогенераторов - всевозможные измерения приемных трактов с помощью НЧ-спектроанализатора на основе звуковой карты. Подаешь шум на вход приемника, на вход УПЧ или тот или иной его каскад, и по спектру НЧ-шума на выходе прекрасно видишь АЧХ всего тракта или его части. Для этого не нужна ни нормированность, ни особая равномерность спектра исходного ВЧ-шума. Ибо все подобные измерения узкополосны.

[cuneum]

есть вероятность меньшего разброса сопротивлений между резисторами.

Я тоже так думал, но это не в случае "китайского качества", пробовал есть у меня парочка.

Д814 с полосой до 300 мгц

При какой неравномерности АЧХ? Я ведь указал не полный диапазон, а лишь пригодный для использования, Д814 шумит гораздо хуже КС510А или Д811 и уж тем более хуже BZX79С11, проверено.

[LY1SD]

в 1969 году в "Радио" была статья с генератором шума на обычном стабилитроне типа Д814 с полосой до 300 мгц, с подробным описанием, конечно.

Мне вспоминается что-то на Д808. Собирал, работало. Шум на выходе был приличный, порядка нескольких милливольт в доступном тогда для меня диапазоне от ДВ до 12МГц. Вот насчёт выше - ничего не скажу. В те времена очень понравилось этой "шумелкой" настраивать тракты ПЧ бытовых радио.

[cuneum]

На ВЧ он слаб по нормированной амплитуде

Его амплитуда 0,7 B, размах 1.4 В, куда вам больше на ВЧ? Ведь с ростом амплитуды растёт и мощность на нагрузке и паразитное просачивание сигнала!

ни особая равномерность спектра исходного ВЧ-шума

Согласен ширина полосы приёмного тракта в тысячи раз уже ширины спектра шума, а потому на коротком участке АЧХ неравномерностью можно пренебречь, но вот амплитуду желательно иметь известной, вот для этого и должна быть плоской АЧХ генератора. С этим вы согласны?

не мог побороть неустойчивость амплитуды (и формы) в зависимости от положения переменника

Форма сигнала не меняется, а вот амплитуда да, не смотря на наличие ограничителя на диодах. Я тоже подумывал об АРУ, но было это уже в процессе настройки готовой платы. Сам прибор спроектирован для начинающих и я решил не городить огород, а максимально упростить настройку. THD менее 1 % мне получить не удавалось даже при слабом влиянии ограничивающих диодов.

Добавлено через 5 минут(ы):

Шум на выходе был приличный, порядка нескольких милливольт

Проблема только в отсутствии буферного усилителя и влияния нагрузки на спектр шума. BZX79C11 выдаёт порядка 20 мВ, КС510А около 10 мВ, но только на нагрузке более 10 кОм. С усилителем повышается не только нагрузочная способность но и плотность шума.

[Владимир Л]

На мой взгляд, основной смысл подобных шумогенераторов - всевозможные измерения приемных трактов с помощью НЧ-спектроанализатора на основе звуковой карты. Подаешь шум на вход приемника, на вход УПЧ или тот или иной его каскад, и по спектру НЧ-шума на выходе прекрасно видишь АЧХ всего тракта или его части. Для этого не нужна ни нормированность, ни особая равномерность спектра исходного ВЧ-шума. Ибо все подобные измерения узкополосны.[/quote]

Да это понятно.Т е вы используете уже или звуковую карту или осцилоскоп. В программе уже есть генератор и шума и качания.Правда он более нч. И эта схема тоже нормально работает но как индикатор и верно, в узкой полосе проблем не будет. Я применял до 30 MHZ/Мне удобнее с детекторным щупом. Уж чего, а шуметь мы можем.

Его амплитуда 0,7 B, размах 1.4 В, куда вам больше на ВЧ? Ведь с ростом амплитуды растёт и мощность на нагрузке и паразитное просачивание сигнала!

Да, конечно, амплитуда достаточная для настройки аппаратуры.Скажите, пожалуйста, а почему не стали применять стабилизацию например полевиком, лампочкой, или термистором и т.п. Это не очень усложняет конструкцию. У меня выходило меньше процента искажения. Тем более на таких частотах.
Для нормальной работы понадобится вольтметр и частотомер. Если проградуировать вых напряжение, то на какой нагрузке? Ведь оно будет зависеть от сопротивления нагрузки, даже комплексно?

[UR5ZQV]

Владимир Л,

всевозможные измерения приемных трактов с помощью НЧ-спектроанализатора на основе звуковой карты. Подаешь шум на вход приемника, на вход УПЧ или тот или иной его каскад, и по спектру НЧ-шума на выходе прекрасно видишь АЧХ всего тракта или его части.

Если в городе, втыкаете антенну в приемное устройство, и получаете хороший источник "почти белого" шума .