Краткое содержание
В данном проекте описывается создание генератора сигналов специальной формы частотой выше 10 МГц и нелинейными искажениями до 1%.
Генератор создает: синусоидальный, треугольный, пилообразный или прямоугольный (импульсный) сигнал с нелинейными искажениями до 1%, с возможностью регулирования коэффициента заполнения импульсов, частотной модуляцией, имеет ТТЛ выход и и источник напряжения смещения. Также может выполнять функцию частотомера.
Главная микросхема MAX 038 снята с производства, но все еще продается в розничной сети.
Ниже прикреплен файл с приблизительным расчетом стоимости генератора.
Изготовление печатной платы
Подготовка печатной платы для трафаретной печати (сериграфия).
В проекте необходимо использовать двухстороннюю печатную плату. Выбранный нами процесс воздействия является химическим, поэтому сначала необходимо выполнить трафаретную печать макета с помощью лазерной установки, после чего подвергнуть химической обработке.
Сначала, мы конвертируем файлы макетов печатной схемы в формат JPG. Поскольку печатная плата двухсторонняя, мы будем ее переворачивать для того, чтобы выполнить трафаретную печать на обеих сторонах, поскольку мы будем использовать лазерную установку. По этой причине печатная плата должны иметь тот же размер, что и макет, или один из размеров (в зависимости от направления, в котором переворачивается печатная плата). После обрезки печатной платы по точным размерам (также можно подогнать размер макета с печатной платой) плата покрывается черной акриловой краской с помощью краскопульта (процедуру нанесения краски нужно выполнять одним днем ранее). Печатную плату необходимо поместить в левом верхнем углу (точка 0,0 лазерной установки должна совпадать с этой точкой), поскольку при перевороте печатной платы она должна находиться в том же месте для совпадения отверстий.
Размеры макета печатной схемы: 207,5 мм X 52 мм.
Изготовление печатной платы (сериграфия)
Сериграфия.
Лазерная установка будет убирать краску в тех частях, где это необходимо, для последующего воздействия кислотой.
Параметры данного процесса для лазерной установки указаны ниже:
Скорость 60. Мощность 30. Разрешение 1200, режим — mood Raster.
Данный процесс необходимо выполнить дважды на обеих сторонах печатной платы, чтобы корректно удалить краску.
Изготовление печатной платы (удаление следов краски)
Удаление следов краски.
После предыдущей процедуры, все еще остаются следы краски и они должны быть удалены перед процессом воздействия кислотой. После вынимания платы из лазерной установки мы должны подождать, по крайней мере, один час, чтобы печатная плата стала сухой. Для этого необходимо использовать мягкий растворитель, такой как скипидар или его заменитель.
После очистки печатной платы, она должна выглядеть, как на фото выше.
Изготовление печатной платы (воздействие кислотой)
Воздействие кислотой
Для данного процесса необходимо использовать кислоту и любой другой продукт, чтобы начать реакцию и ускорить сам процесс.
Для начала необходимо посетить магазин радиотоваров. Обычно, используемая кислота – это соляная кислота, разведенная с водой, продается в супермаркетах в отделе бытовых чистящих средств (хлористоводородная кислота). Большая концентрация ускоряет весь процесс. Как указывалось ранее, кроме кислоты нам необходимо использовать катализатор реакции. Для этой цели лучше всего подходит надборнокислый натрий, который продается в магазине радиотоваров; также необходимо использовать медицинский кислород с высокой концентрацией.
Изготовление печатной платы (удаление остатков краски)
Удаление остатков краски
После обработки кислотой, необходимо удалить остатки краски, используя сильный растворитель.
Электрическая схема генератора
Сборка генератора сигналов, часть 1
Сначала необходимо просверлить печатную плату и начать припаивать компоненты. Необходимо уделять внимание тому факту, что печатная плата двухсторонняя, поэтому нужно учитывать пайку сквозных отверстий и компонентов, которые необходимо запаивать с двух сторон платы.
Размещение компонентов показано на фотографиях.
Резистор номиналом 100 кОм, микросхема chip 1 (операционный усилитель), конденсаторы, соединенные с микросхемой chip 1 и потенциометр номиналом 220 кОм, составляют схему регулировки коэффициента заполнения импульсов, которая используется для наклона импульса. Данная схема может генерировать некоторые искажения, поэтому она присоединяется к земле через перемычку SW3.(типичное положение ON-ON). Можно не использовать перемычку, но не забудьте заземлить схему.
Сборка генератора сигналов, часть 2
Конденсатор емкостью 1мкФ неполярный (смотрите объяснение схемы, в пункте 3.2.1).
Коннектор выбора диапазона подключается к поворотному переключателю, в котором вывод коннектора подсоединен к резистору номиналом 4,7 кОм, который в свою очередь подсоединен к общему выводу (A) переключателя. Данный поворотный переключатель имеет четыре положения срабатывания и одно не подключенное (для выбора высокой частоты, конденсатор 27 пФ).
Как указано в описании схемы, паразитная емкость может ограничивать полосу пропускания. В данном проекте паразитные емкости возникают вследствие использования транзисторов, подсоединенных к конденсаторам, поэтому максимальная частота достигает значения 10 МГц, однако если вы хотите увеличить данный предел необходимо отсоединить конденсатор емкостью 27 пФ или использовать конденсатор меньшего номинала, чтобы достичь полосы пропускания выше 20 МГц.
Другой коннектор предназначен для выбора типа сигнала. Мы должны установить поворотный переключатель в 3-е положение переключения. Вывод 5V подсоединяется к общему выводу поворотного переключателя (A), а выводы A0 и A1 к выводам 1 и 2, оставляя вывод 3 не подключенным.
Микросхема MAX038 не выпускается, но ее все еще можно приобрести. Не рекомендуется покупать данную микросхему напрямую в Китае, поскольку она обычно приходит неисправная, хотя дешевая.
Сборка генератора сигналов, часть 3
BNC коннектор предназначен для ТТЛ выхода.
Перемычки p1 и p2 заменяют резисторы номиналом 47 Ом, поскольку BNC коннектор уже имеет данное электрическое сопротивление.
Положительный вывод электролитического конденсатора подключается к квадратной контактной площадке. Ее положение указано на фотографии.
Потенциометр номиналом 1 кОм предназначен для контроля выходного уровня сигнала.
Голубой потенциометр номиналом 4,7 кОм контролирует усиление для того, чтобы выбрать максимальный уровень выходного сигнала.
Сборка генератора сигналов, часть 4
Перемычка SW5 переключает напряжение смещения на ноль.
Потенциометр номиналом 4,7 кОм предназначен для изменения напряжения смещения.
Перемычка p3 и операционный усилитель работают как повторитель, для того, чтобы передавать сигналы в частотомер.
Сборка генератора сигналов, часть 5
На данной фотографии показано правильное расположение операционных усилителей.
Схема источника питания
Сборка источника питания, часть 1
Макет печатной схемы имеет следующие размеры: 63,4 мм X 7,9 мм.
Сборка источника питания, часть 2
Компоненты должны размещаться так, как указано на фотографии.
Сборка источника питания, часть 3
Непомеченные провода подают напряжение питания на светодиод, который сигнализирует о том, что генератор включен.
Корпус устройства
Корпус изготавливается из фанеры толщиной 5 мм.
Дизайн выполнен в программе Rhinoceros Зои Карбахо (Zoe Carbajo).
Нанесение рисунка выполняется с помощью лазерной установки.
Также в конструкцию необходимо добавить некоторые допуски, чтобы различные части идеально состыковались. Это зависит от выбранного типа материала.
Корпус подсоединяется к кусочку самоклеющейся алюминиевой фольги (обычно используется в сантехнике) для того, чтобы подсоединить к земле металлические компоненты потенциометров и переключателей. Далее заземление подсоединяется к алюминиевой фольге через FM вход BNC коннектора.
Установка печатной платы в корпус, часть 1
Плата подсоединяется к кусочку самоклеющейся алюминиевой фольги (обычно используется в сантехнике) для того, чтобы подсоединить к земле металлические компоненты потенциометров и переключателей. Далее заземление подсоединяется к алюминиевой фольге через FM вход BNC коннектора.
Установка печатной платы в корпус, часть 2
На фотографии выше показано размещение трансформатора и коннектора для провода питания и переключателя. Два последних компонента можно взять от компьютерного блока питания
Два вывода 0В от вторичной обмотки трансформатора должны соединяться вместе, поскольку нам нужен источник питания со средней точкой. Эту точку соединения необходимо подключит к земле (средний вывод коннектора). Оплетки проводов необходимо также подсоединить к земле блока питания.
Результат работы
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Схема генератора. | |||||||
| Микросхема | MAX038 | 1 | |||||
| U1, U2 | Операционный усилитель | TL072 | 2 | ||||
| U3, U4 | Операционный усилитель | OPA2690 | 2 | ||||
| Q1-Q3 | Транзистор | BF199 | 3 | ||||
| С1 | Конденсатор | 1 мкФ | 1 | ||||
| С2 | Конденсатор | 0.033 мкФ | 1 | ||||
| С3 | Конденсатор | 27 пФ | 1 | ||||
| С4-С16, С19-С21 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 16 | ||||
| С17, С18 | Электролитический конденсатор | 0.1 мкФ | 2 | ||||
| С22, С23 | Электролитический конденсатор | 10 мкФ | 2 | ||||
| С24 | Конденсатор | 3300 пФ | 1 | ||||
| R1, R2 | Резистор | 10 кОм | 2 | ||||
| R3-R5 | Резистор | 1 кОм | 3 | ||||
| R6 | Резистор | 330 Ом | 1 | ||||
| R7 | Резистор | 6.8 Ом | 1 | ||||
| R8 | Резистор | 3.3 кОм | 1 | ||||
| R9-R12 | Резистор | 100 кОм | 4 | С допуском отклонения не более 0.1% | |||
| R14, R23, R28-R30 | Резистор | 470 Ом | 5 | ||||
| R17-R19 | Переменный резистор | 1 кОм | 3 | ||||
| R20 | Переменный резистор | 5 кОм | 1 | ||||
| R21, R31 | Переменный резистор | 4.7 кОм | 2 | ||||
| R22, R31 | Резистор | 47 Ом | 2 | В схеме по ошибке два резистора R31. | |||
| R25, R26 | Резистор | 1.5 кОм | 2 | ||||
| R27 | Резистор | 3 кОм | 1 | ||||
| R33 | Резистор | 4.7 кОм | 1 | ||||
| SW1 | Переключатель | 4 положения | 1 | ||||
| SW2 | Переключатель | 3 положения | 1 | ||||
| SW3A, SW4, SW5, SW38 | Выключатель | 4 | |||||
| Схема блока питания. | |||||||
| Линейный регулятор | LM7805 | 1 | |||||
| Линейный регулятор | LM7905 | 1 | |||||
| D1-D4, D6, D8, D11, D12 | Выпрямительный диод | 1N4001 | 8 | ||||
| D13 | Светодиод | 1 | |||||
| С1, С2 | Электролитический конденсатор | 2200 мкФ | 2 | ||||
| С3, С4 | Электролитический конденсатор | 1000 мкФ | 2 | ||||
| R1 | Резистор | 1.5 кОм | 1 | ||||
| F1, F2 | Предохранитель | 0.2 А | 2 | ||||
| T1 | Трансформатор | 1 | |||||