Fórum ElektroLab.eu

XR2206 od EXAR a jeho použitie ako generátora signálov

XR2206 od EXAR a jeho použitie ako generátora signálov
Elektrolab Pridal  Elektrolab
  240 zobrazení
0
 0
Komponenty

Integrovaný obvod XR2206 od spoločnosti EXAR bol oficiálne uvedený do predaja v sedemdesiatych rokoch minulého storočia. Jedná sa o veľmi lacný - no pritom kvalitný integrovaný obvod, ktorý už desaťročia kraľuje v rôznych konštrukciách nízkofrekvenčných generátorov na stole nie jedného nadšenca do elektroniky. Prečo ? Pretože k nemu nie je potreba veľa vedomostí o elektronike a na to aby ste si s ním  dokázali postaviť pomerne slušný generátor signálov vám bude k tomu stačiť pol hodina.

Čo je XR2206?

XR2206 je integrovaný obvod, ktorý bol vyvinutý v roku 1972 vtedajšou spoločnosťou Exar, teraz súčasťou spoločnosti Maxlinear. Za pár rokov sa stal tento obvod štandardom integrovaného riešenia pre konštrukciu generátorov analógových signálov. Všetky časopisy vtedajšej doby s elektronikou publikovali množstvo konštrukcií s XR2206, ktoré vychádzali z jeho štandardného zapojenia .
Aj keď tvorcovia XR2206 ho už dnes označujú ako "zastaralý", zdá sa, že sú stále k dispozícii ešte celé sklady zásob a tento obvod si môžete stále objednať za pár eur prostredníctvom známych internetových kanálov. Rôzny, hlavne čínsky predajcovia predávajú rôzne stavebnice generátora s XR2206 za veľmi priaznivé ceny.

Stavebnicu generátora signálov s XR2206 si môžte objednať na tomto odkaze - klikni (Banggood)

Stavebnicu generátora signálov s XR2206 si môžte objednať na tomto odkaze - klikni (Aliexpress)

Interná bloková schéma a údaje o pripojení

Vnútorná bloková schéma a údaje o pripojení obvodu XR2206 sú zobrazené na obrázku nižšie. IC obsahuje prúdom riadené VCO, kde napätie na vývode 9 (FSKI) určuje, či prúd tečúci z vývodu 7 alebo vývodu 8 a definuje frekvenciu. Výstupy VCO idú interne na diferenciálne vstupy modulátora, ktorý je navrhnutý ako analógový multiplikátor. V tomto bloku je sínus odvodený od trojuholníka. Tento multiplikátor má druhý vstup (pin 1, AMSI), ktorý umožňuje modulovať výstup v amplitúde. Okrem toho má multiplikátor štyri nastavovacie výstupy (13, 14, 15 a 16), pomocou ktorých môžete nastaviť symetriu a skreslenie výstupných signálov.
VCO riadi tranzistor s otvoreným kolektorom , ktorý môžete použiť na generovanie pravouhlého výstupného signálu. Hlavný výstup analógového multiplikátora ide na pin 3 (MO), ale tiež interne na vstup zosilňovača vyrovnávacej pamäte. Výstup z tejto vyrovnávacej pamäte je k dispozícii na vývode 2 (STO). Z toho môžete rozvetviť signál na sínus a trojuholník. Na výstup 10 (BIAS) je vyvedené interné referenčné napätie, ktoré musíte na tomto vývode oddeliť pomocou kondenzátora.

Zjednodušená bloková schéma XR2206.

Popis vstupov a výstupov

Na obrázku nižšie je bloková schéma vyobrazená na 16-vývodovom púzdre. Vedľa každého vývodu je opis funkcie tohto vývodu.

Základná schéma zapojenia

Základná schéma zapojenia  XR2206 je nakreslená na obrázku nižšie. Na základe téjto schémy budú popísané všetky funkcie obvodu XR2206.

Frekvencia

Frekvencia výstupného signálu je určená hodnotou kondenzátora C1 medzi vývodmi 5 a 6 a hodnotou odporov R1 a R2 medzi zemou a vývodom 7 alebo 8. Je uvedený matematický vzťah medzi týmito komponentami a frekvenciou. výrazom:
f = 1 / R * C
s jednotkami Hz, Ω a F. Hodnota kondenzátora nie je nijako obmedzená. Ak však musíte použiť elektrolytický kondenzátor pre nízke frekvencie, kladný pól musí byť pripojený k vývodu 5. Hodnoty rezistorov sú 1 kΩ a 2 MΩ.

Frekvenčná modulácia

Vývody 7 a 8 možno použiť na moduláciu frekvencie výstupných signálov. Potom musíte použiť nasledujúcu schému. Vývody 7 alebo 8 majú interne napätie, ktoré je o 3 V vyššie ako záporné napájacie napätie. Frekvencia je určená celkovým prúdom, ktorý tečie z týchto vývodov. Tento prúd musí v každom prípade zostať menší ako 3 mA a je určený hodnotami Uc, R10 a R11. Frekvencia je daná vzťahom:
f = 320 * It / C1
s jednotkami Hz, mA a μF.

Kľúčovanie s frekvenčným posunom

Napätie na vývode 9 určuje, či je aktívny vývod 7 alebo 8. Ak je vývod 9 otvorený alebo je napätie väčšie ako 2 V nad záporným napájacím napätím, vývod 7 sa aktivuje. Ak je napätie na vývode 9 menšie ako 1 V nad záporné napájacie napätie.

Amplitúdová modulácia

Amplitúda výstupného signálu je priamo úmerná napätiu, ktoré pripájate na vývod 1. Toto napätie sa môže líšiť medzi kladným napájacím napätím a kostrou. Ak sa napätie rovná polovici napájacieho napätia, bude amplitúda výstupných signálov nulová. Kladnejšie alebo zápornejšie napätie zvyšuje amplitúdu, ale fáza sa obracia.

DC offset

Výstup delta / sínusovej vlny IC (vývod 2) má jednosmerné napätie, ktorého hodnota sa rovná napätiu, ktoré pripájate na vývod 3. Napätie na vývode 3 musí byť odporovo odoberané z napájacieho napätia, pričom odpor medzi vývodom 3 a kostrou musí byť medzi 10 kΩ a 100 kΩ.

Spínanie sínus / delta

Na vývode 2 sa vytvorí sínusové napätie, keď je medzi vývodmi 13 a 14 (R8) zapojený odpor približne 200 Ω. Skreslenie sínusovej vlny je možné minimalizovať úpravou práve tohto odporu. Trojuholníkový signál sa generuje na tom istom vývode, ak je prerušené odporové spojenie medzi oboma vývodmi. Amplitúda trojuholníka je však asi dvojnásobná ako sínusová!

Výstup obdĺžnikovéhosignálu

Výstup obdĺžnikovej vlny na vývode 11 je otvorený kolektor, ktorý preto musíte zvonka vybaviť záťažovým odporom. Napájacie napätie pre tento stupeň nesmie prekročiť 12 V.

Nastavenie symetrie

Symetria kladnej a zápornej časti výstupných signálov sa nastavuje potenciometrom R7 medzi vývodmi 15 a 16. Mal by mať hodnotu približne 25 kΩ a jeho bežec by mal ísť k zemi.

Generovanie pílových a úzkych impulzov

Ak však chcete zámerne generovať veľmi asymetrický impulz, napríklad pílový zub (vývod 2) alebo úzky pulz (vývod 11), nemôžete ho len tak pomocou potenciometra nastaviť. Potom musíte použiť schému na obrázku nižšie. Vstup FSK (vývod 9) je pripojený k výstupu obdĺžnika (vývod 11). Týmto spôsobom obvod automaticky prepne z odporu určujúceho frekvenciu R1 na vývode 7 na svoj náprotivok R2 na vývode 8. Symetriu je možné teraz nastaviť v širokom rozmedzí od 1% do 99% pomerom medzi dvoma rezistormi. Odpor však nesmie byť menší ako 1 kΩ a väčší ako 2 MΩ.

Špecifikácie XR2206

Špecifikácie modelu XR2206CP, čo je plastová verzia 16-DIL:

  • Napájacie napätie: minimálne 10 V, najviac 26 V.
  • Napájací prúd: maximálne 20 mA
  • Frekvenčná stabilita: maximálne 20 ppm / °C
  • Frekvenčný rozsah: typicky 0,01 Hz až 500 kHz
  • Výstupné napätie: 6 V max.  peak-to-peak
  • Impedancia výstupu: typicky 600 Ω
  • Skreslenie na sínusovej vlne: maximálne 2,5%, typické 0,5% po úprave
  • Nelinearita trojuholníka: ± 1% maximum pri 10 kHz
  • Čas nábehu Pin 11: typický 250 ns
  • Kolík času pádu 11:50 ns typický
  • Rozsah riadenia symetrie: 1 až 99%
  • Rozsah modulácie amplitúdy: 0% až 100%
  • Linearita amplitúdovej modulácie: typická 2%
  • Rozsah frekvenčnej modulácie: 2 000 až 1 typický
  • Skreslenie frekvenčnej modulácie: zvyčajne 0,1%

Príklad riešenia obvodu

Generátor funkcií od 20 Hz do 200 kHz
Na nasledujúcom obrázku je schéma z mája 1990, model XR2206 sa používa ako praktický funkčný generátor s frekvenčným rozsahom od 20 Hz do 200 kHz. Tento rozsah je rozdelený do troch pozícií, a to:

  • 20 Hz až 2 kHz.
  • 2 kHz až 20 kHz.
  • 20 kHz až 200 kHz.

Tieto tri rozsahy sa volia pomocou viac polohového prepínača 2 x 3. Jemné nastavenie frekvencie je možné pomocou potenciometra P3, ako aj externého signálu rozmietania (spínač S2), ktorý musí mať rozsah 0 až +5 V.
Medzi vstup na vývode 7 a riadiace napätie je pripojený operačný zosilňovač IC1b. Tento obvod má na starosti zlepšiť linearitu nastavenia frekvencie. Prepínanie medzi sínusom, trojuholníkom a obdĺžnikom sa vykonáva pomocou prepínača s 3 x 2 polohami S4. Synchronizačný výstup na vývode 11 sa používa ako obdĺžnikový výstup a pomocou rezistorov R18, R19 a R20 sa nastaví na rovnakú špičkovú hodnotu ako sínusová vlna. V tejto schéme nie je nijako upravená deformácia sínusu. Pevný rezistor R17 môžete samozrejme nahradiť odporovým trimtom 500 Ω. Symetria tiež nie je nastavená, ale samozrejme nič nebráni zahrnúť potenciometer 25 kΩ známy z predchádzajúcich schém medzi vývody 15, 16 a zem.