Funkčný generátor s XR2206
Tento prístroj - generátor funkcií s integrovaným obvodom XR2206 sa ponúka za približne 9€. Zakúpením dostanete súpravu funkčného generátora v puzdre z plexiskla s tromi potenciometrami a dvoma prepojkami na nastavenie frekvencie a tvaru vlny. Frekvenčný rozsah sa pohybuje od 1 Hz do 1 MHz.
Tento generátor si môžte kúpiť aj prostredníctvom tohoto odkazu - klikni (Bangood)
Tento generátor si môžte kúpiť aj prostredníctvom tohoto odkazu - klikni (Aliexpress)
Čo dostanete za svoje peniaze
Zmontovaná súprava vyzerá celkom paradoxne, alebo tak povediac vtipne. V škatuľke z plexiskla s rozmermi 55 mm x 72 mm x 32 mm je celá elektronika na jednej DPS. Vľavo hore je 5,5 mm konektor na pripojenie napájania, vpravo hore radová svorkovnica s tromi vývodmi pre sínusový / trojuholníkový výstup, obdĺžnikový výstup a zem.
V prednom panely, ktorý je zrejme "popísaný" laserom s potrebnými textami, sú vyfrézované dve obdĺžnikové otvory. Jeden sa používa pre prístup k jumperom, ktoré vám umožňujú nastaviť frekvenciu v štyroch rozsahoch medzi 1 Hz a 1 MHz. V druhom je prepojka, ktorá umožňuje nastaviť tvar výstupného signálu na sínusový alebo trojuholníkový. Obdĺžnik je vždy k dispozícii na druhom výstupe.
Prevedenie funkčného generátora s XR2206.
Špecifikácie
Výrobca uvádza tieto špecifikácie:
- Napájacie napätie: 9 Vdc až 12 Vdc
- Tvary signálu: sínusový, trojuholníkový, obdĺžnikový
- Výstupná impedancia: 600 Ω
- Frekvenčný rozsah: 1 Hz až 1 MHz
- Symetria: lepšia ako 5% (1 kHz)
- Sínusové napätie: maximálne 3 Vrms pri napájaní 9 Vdc
- Sinusové skreslenie: menej ako 1% pri 1 kHz
- Rovinnosť sínusovej hladiny: 0,05 dB medzi 1 Hz a 100 kHz
- Obdĺžnik s najvyššou hodnotou: 9 V s pevným napájaním 9 V DC
- Čas nábehu obdĺžnika: menej ako 50 ns (1 kHz)
- Čas pádu obdĺžnika: menej ako 30 ns (1 kHz),
- Trojuholníkové napätie: maximálne 3 Vrms pri napájaní 9 Vdc
- Lineárny trojuholník: lepší ako 1% až 100 kHz
Ovládacie prvky
Za deväť eur nemôžete očakávať, že dostanete otočné prepínače na výber frekvencie a výstupného signálu. Výrobca vyriešil tento problém pomocou lacných prepojok pre obe nastavenia. Jedným mostíkom nastavíte výstupný signál na sínusový alebo trojuholníkový, druhým mostíkom zvolíte rozsah frekvencie:
- 1 Hz až 10 Hz.
- 10 Hz až 100 Hz.
- 100 Hz až 3 kHz.
- 3 kHz až 65 kHz.
- 65 kHz až 1 MHz.
Pomocou potenciometra môžete nastaviť veľkosť výstupného napätia pre sínus a trojuholník, s ďalšími dvoma môžete nastaviť frekvenciu všetkých výstupných signálov.
Prehľad ovládacích prvkov generátora s XR2206.
Teória k XR2206CP
Výrobca stavia tento generátor na integrovanom obvode XR2206CP. Tento IC dodával Exar, spoločnosť, ktorú prevzala spoločnosť MaxLinear a bola známa výrobou špeciálnych lineárnych IC. XR2206CP sa už bohužiaľ nevyrába. Očividne sú ale stále k dispozícii veľké zásoby, pretože tento generátor nie je jediný vyrábaný s XR2206CP. Na nasledujúcom obrázku je schéma zapojenia odporúčaná spoločnosťou Exar obvodu XR2206CP. IC obsahuje napäťovo riadený oscilátor VCO, ktorého frekvencia je určená kondenzátorom medzi pinmi 5 a 6 a dvoma odpormi uzemnenia na pinoch 7 a 8. Tento VCO riadi tranzistor s otvoreným kolektorom, ktorého kolektor je k dispozícii na pine 11. Ak pripojíte tento pin s odporom k napájaciemu zdroju, získate tu pravouhlý výstup s pevnou amplitúdou, ktorá sa približne rovná hodnote napájacieho zdroja.
Prostredníctvom multiplikátora sa generujú trojuholníkové a sínusové signály. DC napätie na pine 3 určuje výstupnú amplitúdu pre sínus a trojuholník. Potenciometer medzi pinmi 15 a 16 umožňuje nastaviť symetriu signálov. Medzi pinmi 13 a 14 je potenciometer, ktorý umožňuje nastaviť signál sínusovej vlny na minimálne skreslenie. Ak medzi týmito pinmi nie je nič, XR2206 poskytuje trojuholník.
Principiálna / bloková schéma inntegrovaného obvodu XR2206CP.
Schéma zapojenia generátora
Výrobca generátora mierne upravil štandardnú schému zapojenia, pozri obrázok nižšie. Úpravy súvisia s túžbou dodať produkt čo najlacnejšie. Okamžite zistíte, že chýbajú dva potenciometre na úpravu sínusového skreslenia a na nastavenie symetrie. Potenciometer 500 Ω pre nastavenie sínusu bol nahradený pevným odporom 330 Ω. Je to pomerne riskantné riešenie, ak si uvedomíte, že výrobca generátora deklaruje (v popise vyššie) maximálne skreslenie sínusovej vlny na menej ako 1% a asymetria na menej ako 5%.
Schéma zapojenia generátora.
Manuál
Manuál sa skladá z jedného listu papiera A4 s výkresmi hotovej DPS a schémou a stručným popisom s inštrukciami pre zostavenie zariadenia.
Kvalita dodaných dielov
Kvalita dielov je vynikajúca. Všetky odpory majú toleranciu 1%, dodáva sa dokonca aj pätica / socket pre IC. DPS je tiež vynikajúcej kvality: obojstranný, s prekovenými otvormi, zo sieťotlačou a spájkovacou maskou. Stavebnica generátora si vyžaduje spájkovačku s veľmi jemným hrotom. Vývody komponentov musíte odstrihnúť čo najbližšie k DPS, inak sa DPS nezmestí do krytu (pozri ďalej).
Plexisklový kryt
Dodávaný návod obsahuje niekoľko poznámok o tom, ako namontovať DPS do krytu. Puzdro sa skladá zo šiestich kusov plexiskla, ktoré do seba navájom pasujú. Časti krytu majú na oboch stranách ochrannú vrstvu papiera, ktorú je veľmi ťažké odstrániť. Najskôr musíte priskrutkovať DPS k spodnej doske pomocou dodaných skrutiek M3x5. Pokiaľ sme pri spájkovaní sme neostrihali vývody komponentov dostatočne na krátko, výsledkom môže byť, že vám diely nebudú pasovať a vy budete zápasiť s osadením krabičky a môže sa stať, že sa bude deformovať spodná časť krytu. Potom vložte štyri strany do drážok spodného dielu, hornú dosku zacvaknite do štyroch bočných dosiek a všetko priskrutkujte pomocou dodaných štyroch skrutiek M3x15. Zámerom je zaskrutkovať skrutky M3x15 ako samorezné skrutky do malých otvorov v spodnej doske.
Zámerom je zaskrutkovať skrutky M3x15 ako samorezné skrutky do malých otvorov v spodnej doske. Neuspeli sme. Existuje iba jedno riešenie: vyvŕtať otvory v základnej doske priemerom vrtáku 3 mm a pracovať so skrutkami M3x20 s maticami.
Potom ovšem nastane ďalší problém. Bočné dosky sú vysoké 11 mm, čo je o dva milimetre menej ako by bolo treba. Ak nezastrihnete všetky vývodykomponentov dostatočne krátko, doska plošných spojov sa bez medzery zmestí do priestoru 11 mm medzi spodnou a hornou doskou a pri utiahnutí štyroch skrutiek sa prehne.Ale vo všeobecnosti - všetko by bolo pekné, keby to do seba pasovalo, ale nepasuje, nakoľko rozmery skrinky nesedia s doskou plošných spojov a vy sa nevyhnete použitiu pilníka, vŕtačky a pár nadávkam.
Detail plexisklového krytu generátora.
Záver k mechanickej konštrukcii
Toto je vec, ktorú jednoducho nepochopíme. Nie sú tieto súpravy testované výrobcom? Náprava týchto nedostatkov zvýšením bočných dosiek tak aby boli o niečo vyššie, poskytnutím dlhších skrutiek a ôsmich namiesto štyroch matíc M3 by mohla asi zvýšiť cenu tejto súpravy o pol eura.
Testovanie generátora funkcií XR2206
Testovacie podmienky
Zariadenie sme napájali zo stabilizovaného sieťového zdroja 12 V. Osciloskopické snímky boli vytvorené pomocou digitálneho osciloskopu DSO5102P od spoločnosti Hantek. Oba výstupy sú zakončené odpormi 10 kΩ.
Výkon pri 1 kHz
Najprv sme pripojili do osciloskopu výstup trojuholníka, sínusového a obdĺžnikového pri 1 kHz. Keď je potenciometer amplitúdy úplne "vytočený", sínus aj trojuholník sa "pripnú" k napájaciemu napätiu. Tento potenciometer sa musí značne vrátiť späť, skôr ako zariadenie dodá úplne neskreslené sínusové vlny a trojuholníky. Špičková hodnota nenarušeného napätia:
- Obdĺžnik: 10 V.
- Trojuholník: 6,56 V (2,3 Vrms).
- Sínus: 5,56 V (2,00 Vrms).
Je pozoruhodné, že spodná časť obdĺžnika nie je na 0 V, ale na 1,16 V. Zrejme je odpor 1 kΩ pripojený k tranzistoru s otvoreným kolektorom príliš malý, takže napätie cez tranzistor zostáva na 1 V. Exar odporúča odpor v tomto mieste 10 kΩ. Dolné body trojuholníka sa držia pri 1,40 V, dolné body sínusovej pri 2,88 V. Na odstránenie jednosmerného napätia zo signálu bude teda potrebné priviesť výstupné napätie tohto funkčného generátora do obvodu cez kondenzátor.
Trojuholník, sínus a obdĺžnik pri 1 kHz.
Výkon pri 20 kHz
Každý generátor nízkofrekvenčného signálu, bez ohľadu na to, ako je lacný, musí dokázť vytvoriť použiteľné signály až do 20 kHz. Preto sme vykonali nasledujúci test pri tejto frekvencii. Ako ukazuje nasledujúci obrázok, nie je to sklamanie. Tri generované signály môžu byť použité v hobby laboratóriu. Čím "vyniká", je to, že nie je ľahké presne nastaviť požadovanú hodnotu pomocou dvoch potenciometrov.
Trojuholník, sínus a obdĺžnik pri 20 kHz.
A teraz na najvyššej frekvencii!
Keď sú obidva frekvenčné potenciometre úplne otvorené, testovaný obvod dodáva signály s frekvenciou až 1,23 MHz. Ako ukazuje obrázok nižšie, obdĺžnik je samozrejme celkom zdeformovaný a neexistuje žiadny rozdiel medzi výstupmi sínusového a trojuholníkového tvaru. Preto sme urobili iba jednu snímku obrazovky.
Výkon pri najvyššej frekvencii 1,23 MHz.
Podivné správanie sa potenciometra amplitúdy
V DPS sa vyskytla chyba pri jej návrhu. V predvolenom nastavení potenciometer amplitúdy dodáva viac signálu, ak ho otočíte v smere hodinových ručičiek. Toto nie je prípad tohto obvodu, funguje to naopak. Okrem toho nezačína od 0 V, ako by ste očakávali, ale od približne 0,18 Vrms. Minimálne výstupné napätie 180 mV je samozrejme príliš veľké na mnoho aplikácií, takže na získanie použiteľného výstupného napätia budete často musieť pracovať s externým deličom napätia.
Časy nábehu a pádu obdĺžnika
Zmerali sme časy nábehu a poklesu obdĺžnikového impulzu. Jednalo sa však o dvojnásobok deklarovaných hodnôt:
- Čas nábehu: 118 ns.
- Fall time: 77 ns.
To, že čas pádu je oveľa kratší ako čas nábehu, sa dá vysvetliť funkciou otvoreného kolektora tohto výstupu v XR2206. Keď je tranzistor otvorený, výstup okamžite klesne na nulu. Pri prepínaní tranzistora sa musí výstupné napätie zvyšovať prostredníctvom odporu 1 kΩ a to chvíľu trvá.
V každom prípade sú tieto hodnoty dostatočne malé na to, aby bez problémov napájali aj rýchle digitálne integrované obvody. Je škoda, že tu nie je žiadna regulácia amplitúdy a že ak chcete s týmto generátorom funkcií ovládať TTL-IC, musíte pracovať s externým odporovým deličom.
Frekvenčné rozsahy
Nakoniec sme sa pozreli na presnosť piatich frekvenčných rozsahov:
- 1 Hz až 10 Hz: namerané 0,7 Hz až 23 Hz
- 10 Hz až 100 Hz: namerané od 7 Hz do 217 Hz
- 100 Hz až 3 kHz: namerané 155 Hz až 4,6 kHz
- 3 kHz až 65 kHz: namerané od 3,2 kHz do 92,5 kHz
- 65 kHz až 1 MHz: namerané od 52,7 kHz do 1,2 MHz
Názor na tento generátor
Aby bolo možné ponúknuť funkčný generátor za absolútnu najnižšiu cenu, urobil výrobca veľa kompromisov, ktoré spôsobujú v tomto zariadení veľa obmedzení. Najmä vďaka amplitúdovej regulácii s potenciometrom s nesprávnym smerom a riadením iba do 180 mV je tento generátor nevhodný na prácu v hobby laboratóriu. Ak chcete s týmto prístrojom urobiť niečo užitočné, musíte pridať dobrú externú reguláciu amplitúdy, ktorá ovláda správnym smerom od 0 V do maxima a pokiaľ možno s 1/10 a 1/100 stupňovým atenuátorom, takže budete môcť generovať aj signály niekoľkých milivoltov. Ale vo všeobecnosti - pokiaľ spravíte niekoľko "drobných" úprav sa tento generátr dá použiť.
Tento generátor si môžte kúpiť aj prostredníctvom tohoto odkazu - klikni (Bangood)
Tento generátor si môžte kúpiť aj prostredníctvom tohoto odkazu - klikni (Aliexpress)
