2018-10-26
Научно-исследовательский сайт Вячеслава Горчилина
Все заметки
Модулируемый цифровой генератор 1Гц-150кГц с прерывателем
Для некоторых исследовательских задач необходим прерыватель с точными и стабильными параметрами частоты и скважности. А большинстве случаев требуется ещё и модуляция основной или несущей частоты, которая, в свою очередь, также должна быть стабильна. Все эти характеристики присущи генератору, схема, описание и один из вариантов конструкции которого приводится в этой заметке. Он может генерировать несущую частоту 1Гц-150кГц со коэффициентом заполнения (duty) 1-99%, которая может быть промодулирована более низкой частотой в том же диапазоне частот и duty. В зависимоcти от положения единственного переключателя SW1 этот генератор может работать в трёх режимах. Все они приводятся на схеме в виде осциллограмм на затворе mosfet-транзистора VT1, который и выполняет здесь функцию прерывателя.
Схема модулируемого цифрового генератора с прерывателем
В схеме задействованы два относительно недорогих цифровых одноплатных генератора, которые отличаются неплохими параметрами и полностью определяют выходные характеристики всего устройства: DG1 — генератор несущей частоты, DG2 — генератор частоты модуляции. Их цифровые выходы (PWM) коммутируются через цепочку диодов, резисторов и переключатель SW1 со входом драйвера DA1, который управляет выходным ключом VT1. Переключатель имеет три положения и в зависимости от них определяется режим работы схемы. Верхнее положение — замыкает его контакты 1-2, и устройство генерирует промодулированные импульсы, как они показаны на зелёной осциллограмме. Среднее положение — замыкает его контакты 2-3, и на выходе устройства остаётся только несущая частота (оранжевая осциллограмма). Нижнее положение переключателя замыкает его контакты 3-4, а устройство начинает генерировать промодулированные импульсы, как они показаны на синей осциллограмме.
Схема предполагает, что на генераторе DG1 всегда будет выставлена более высокая частота, чем на DG2, но всё будет работать точно также, если их поменять местами. Кроме того, схемотехникой переключателя и его обвязки предусмотрена защита от постоянно открытого ключа. Ещё одна защита реализована при помощи двух супрессоров — ZD1 и ZD2, первый — осуществляет защиту драйвера, а второй — защищает всю низковольтую часть схемы от всплесков напряжений по питанию. Благодяря этим приспособлениям устройство получается довольно устойчивым и стабильным в работе.
Детали
В качестве прерывателя подходят многие современные mosfet или igbt-транзисторы. При их выборе можно руководствоваться такими критериями: минимальным сопротивление открытого перехода и максимальным напряжением закрытого. Последнее — нужно выбирать исходя из параметров подключаемой нагрузки. Например, для напряжений в нагрузке до 400В хорошо подходят транзисторы 47N60 или IRFP460.
Перечень остальных элементов схемы:
Конструкция
Конструкция устройства может быть абсолютно любой, т.к. требования к высокой частоте здесь не применяются. Автор выбрал двухъярусный вариант, размещённый на печатной плате 6x8см. На втором ярусе располагаются два генератора DG1 и DG2, а первом — все остальные элементы. Внешний вид и некоторые этапы сборки изображены на следующих фото:

© Горчилин Вячеслав, 2018 г.
* Перепечатка статьи возможна с условием установки ссылки на этот сайт и соблюдением авторских прав

2009-2018 © Vyacheslav Gorchilin