Генератор электрических колебаний звуковой частоты

Электроника

учебно-справочное пособие

Звуковые генераторы на транзисторах

Генератор звуковых волн – это устройство или узел электрической цепи, отвечающий за создание и воспроизведение звуковых колебаний.

Где может пригодиться такое устройство:

1. Простой электрический дверной звонок (при замыкании контактов вынесенной удаленно кнопки происходит оповещение звуком о посетителях);
2. Сигнализации (при срабатывании системы безопасности включается блок звукового оповещения);
3. Формирование определенного тембра звука в звуковой аппаратуре;
4. Отпугивание насекомых/птиц (при излучении звуковых колебаний в определенных частотах);
5. В другой профессиональной технике (проверка низкочастотных цепей, тестирование деталей на дефекты и другие цели, основывающиеся на свойствах звуковых волн).

Генератор звука с дискретным изменением частоты

Для более точной настройки аппаратуры или в качестве источника стандартных импульсов можно предложить собрать несложную схему генератора прямоугольных импульсов на фиксированных частотах. Такой генератор (рис. 1) представляет собой мультивибратор с последовательным включением транзисторов Т1 и Т2 (оба транзистора типа П13—П15). Такая схема проста и по сравнению со схемой симметричного мультивибратора позволяет получать лучшую форму выходного напряжения, приближающуюся к идеальному прямоугольнику.

Рис. 1 — Схема звукового генератора фиксированных частот

Длительность генерируемых импульсов составляет половину периода повторения. Выходное напряжение генератора — порядка 5 В. При помощи переключателя SA1 — SA2 можно выбрать любую из четырех фиксированных частот следования выходных импульсов: 100 Гц, 1 кГц, 5 кГц и 10 кГц. Можно получить и другие частоты следования импульсов, которые отличаются от указанных, фиксированных. Для этого необходимо изменить емкости конденсаторов C1—С4 и С6—С9.

Длительность генерируемых импульсов может изменяться в небольших пределах при помощи регулируемого резистора R2. Питание генератора производится от батареи типа «Крона» — порядка 9 в. Монтируется генератор в небольшом металлическом корпусе. На верхней панели укрепляются: переключатель фиксированных частот на четыре положения (100 Гц, 1 кГц, 5 кГц, 10 кГц), потенциометр R2 и выключатель питания SA3. Здесь же устанавливаются две клеммы для подключения соединительного кабеля, идущего к настраиваемому прибору.

Генератор звука на 1 кГц

Рис. 2 — Генератор звука на 1 кГц

Как видно из схемы (рис. 2), генератор представляет собой каскад усиления, охваченный положительной обратной связью. Частота генерации определяется номиналами конденсаторов С1-С3 и резисторов R1-R3. При указанных номиналах частота генерации равна примерно 1 кГц. Транзистор, используемый в этой схеме, должен обладать достаточно высоким статическим коэффициентом передачи тока базы — не менее 100-150.

Синусоидальное напряжение снимается с коллекторной нагрузки транзистора. Для уменьшения выходного сопротивления генератора применен эмиттерный повторитель на транзисторе VТ2. Этот каскад согласует низкое сопротивление нагрузки с довольно высоким выходным сопротивление генератора. При помощи переменного резистора R7 можно устанавливать уровень выходного сигнала генератора. Питание генератора можно осуществлять от батареи типа «Крона», либо от сетевого источника.

В генераторе помимо указанных можно применить транзисторы типа КТ3102, а при перемене полярности источника питания — КТ3107, КТ361Г. Особо следует подойти к выбору типа конденсаторов в фазосдвигающей цепи — здесь лучше применить пленочные (типа К73. ) конденсаторы с невысоким отклонением от номинала (не более 5 %).

Печатную плату в такой простой конструкции разрабатывать нецелесообразно — весь монтаж можно выполнить на кусочке универсальной макетной платы.

Конструктивно генератор можно выполнить в небольшой коробке. На лицевую панель выводится выключатель питания, ось переменного резистора и выходные гнезда.

Правильно собранный из исправных деталей генератор, как правило, налаживания не требует. Полезно проверить при помощи частотомера частоту генерации и, если нужно, — подкорректировать ее, изменяя в небольших пределах номинал резистора R3.

Простой RC-генератор

Рис. 3 — Схема простого RC-генератора

Генератор собран всего на одном транзисторе с минимальным числом компонентов. Его можно использовать в качестве сигнализатора, если к форме генерируемых им колебаний не предъявляется строгих требований.

Транзистор выполняет функции усилителя звуковой частоты по схеме с общим эмиттером и резистором нагрузки в цепи коллектора (R6), но с его коллектора усиленный сигнал подается в цепь базы через трехзвенный частотный фильтр, состоящий из резисторов R1, R2, R3, R5 и конденсаторов С1, СЗ, С4. Благодаря этому фильтру на определенной частоте осуществляется сдвиг фазы сигнала, необходимый для выполнения условий генерации, а эта обратная связь становится положительной.

Конденсатор С2 — разделительный, а резистором R4 устанавливается рабочий режим базы. С помощью переменного резистора R6 можно изменять уровень выходного сигнала. Емкости конденсаторов частотного фильтра для получения определенной частоты генерации можно определить по следующей формуле:

С — емкость конденсаторов CI = С2 = СЗ = С4 в фарадах;
R — сопротивления резисторов Rl = R2 = R3 в омах;
F — частота генерируемых колебаний в герцах.

Генератор с регулировкой частоты

Если вам нужна возможность регулировки звуковых частот в заданном диапазоне, то возможно, вам пригодится схема на рисунке 4.

Рис. 4 — Схема генератора с регулировкой частоты

Генератор имеет следующие параметры:

Диапазон частот (разбит на 4 поддиапазона) — 18 Гц — 32 кГц,

1. 18 — 160 Гц;
2. 140 — 1100 Гц;
3. 0,9 — 6,5 кГц;
4. 5,2 — 32 кГц.

То есть охватывается весь слышимый человеческим ухом спектр.

Уровень выходного напряжения — 0,5 В,

Коэффициент гармоник — менее 1 %,

Неравномерность выходного напряжения — менее 2%.

Обычно в генераторах синусоидальных колебаний для перестройки по частоте используются сдвоенные переменные резисторы. Для получения минимальных искажений необходимо использовать прецизионные блоки резисторов, которые весьма дефицитны и дорогостоящие.

В данном генераторе для перестройки по частоте использован одиночный переменный резистор, что упрощает и удешевляет конструкцию.

Несмотря на кажущуюся громоздкость схемы, генератор имеет очень высокую повторяемость и легко настраивается.

В конструкции применены транзисторы с β не ниже 40.

Настройка конструкции: резистором R1 устанавливаем амплитуду колебаний на выходе равной 0,5 В, затем подстроечными резисторами R3 и R9 добиваемся получения минимальных искажений.

Источники

Электроника © ЦДЮТТ • Марсель Арасланов • 2019

Источник

Генератор колебаний звуковой частоты

Еще один измерительный прибор полезно иметь в твоей лаборатории — генератор колебаний звуковой частоты или, сокращенно, генера­тор ЗЧ. Он необходим для проверки и налаживания звукового тракта различной аппаратуры, и особенно аппаратуры телеуправления многих автоматических устройств.

Принципиальная схема рекомендуемого генератора ЗЧ показана на рис. 243, а его внешний вид — на рис. 244. Частоты колебаний, генерируемых им, можно изменять примерно от 200 до 3000 Гц, что тебя вполне устроит. Ам­плитуда напряжения, снимаемого с выходных зажимов прибора, плавно регули­руется от 5 — 10 мВ до 3 В. Для питания генератора можно использовать батарею «Крона», аккумуляторную батарею 7Д-0Д или две батареи 3336Л, соединив их последовательно.

Кратко о принципе действия прибора. Он состоит из задающего ЛС-генератора, в котором работают транзисторы Т1 и Т2, усилителя генерируемых колебаний на транзисторе Т3, аттенюатора — делителя выходного напряжения, и индикатора выходного напряжения. Задающий генератор представляет собой двухкаскадный усилитель, охваченный цепями положительной и отрицательной обратных связей. Цепь положительной обратной связи, благодаря которой ге­нератор возбуждается, образуют последовательная ячейка, состоящая из конден­сатора С1 и резисторов R1, R2 и параллельная ячейка, состоящая из конден­сатора С2 и резисторов R3 и R4. Эти RС-ячейки образуют делитель, через который на базу транзистора Тх подается напряжение положительной обратной связи, снимаемое с нагрузочного резистора R10 транзистора Т2. Частота коле­баний генератора изменяется с одновременным изменением сопротивлений вво­димых частей переменных резисторов R2 и R3.

Цепь отрицательной обратной связи, улучшающая форму колебаний гене­ратора, образует резистор R8. Через него напряжение генератора, снимаемое с резистора Д10, подается в цепь эмиттера транзистора Т1.

Колебания звуковой частоты генератора усиливаются транзистором Т3 и да­лее поступают на аттенюатор, образуемый резисторами Л15 — R17. Амплитуду выходного напряжения регулируют переменным резистором Д13, являющимся нагрузкой усилителя; контроль за этим напряжением осуществляют с помощью вольтметра, роль которого выполняет миллиамперметр ИП1 с добавочным ре­зистором R14, включенные в диагональ двухполупериодного выпрямительного моста на диодах Д1 — Д4. Подбором резистора Rl4 устанавливают отклонение стрелки вольтметра на всю шкалу, соответствующую напряжению 3 В. Если выходное напряжение снимать с зажимов 0—1, оно будет равно показанию вольтметра, деленному на 100. Выходное напряжение на зажимах 0—2 будет соответствовать показанию вольтметра, деленному на 10, а на зажимах 0—3— полному показанию вольтметра. Если, например, вольтметр показывает 3 В, а напряжение снимается с зажимов 0—2, то оно соответствует напряжению 0,3 В

Лицевую стенку футляра, на которой размещены сдвоенные резисторы R2 и R3, выключатель питания индикатор выходного напряжения (вольтметр) и регулятор этого напряжения Rn, выходные зажимы генератора желательно сде­лать из листового гетинакса или текстолита толщиной 3 мм. Остальные детали, в том числе батарею, монтируй на более тонкой и меньших размеров гетинаксовой плате, которую крепи к лицевой стенке футляра. Боковые и задняя стенки футляра могут быть как металлическими, так и фанерными — безразлично. Надо только постараться, чтобы внешний вид генератора был опрятным, а конструкция прочной — ведь пользоваться этим прибором будешь, вероятно, не только ты, но и твои товарищи.

До окончательной сборки надо тщательно проверить монтаж генератора и сверить его с принципиальной схемой. Если включить питание, а к выходным зажимам подключить головные телефоны, то при вращении ручки резисторов R2 и ты услышишь в них звук, плавно изменяющийся от низкого до высокого тона. Если колебания в генераторе не возникают или форма генери­руемых колебаний, наблюдаемых на осциллографе, отлична от синусоиды, сле­дует подобрать сопротивление резистора.

Для градуировки шкалы прибора потребуется частотомер или осциллограф и генератор типа ЗГ-10 или ЗГ-11. Градуировка по частотомеру заключается в разметке шкалы по его показаниям. Во втором случае на зажимы «Y» (вертикального отклонения луча) осциллографа надо подать напряжение от са­модельного генератора, а на зажимы «X» (горизонтального отклонения луча) —напряжение от заводского ЗГ. Равенство частот генераторов определяется по так называемым фигурам Лиссажу, создающимся на экране осциллографа.

Отградуированная шкала самодельного прибора будет исходным показа­телем генерируемых им звуковых колебаний.

Ну вот, и эта беседа затянулась. А ведь можно было бы поговорить еще о некоторых других приборах. Например, о генераторе стандартных сигналов, имитирующем сигналы радиостанций. Но, полагаю, пока ты вполне обойдешься описанными здесь приборами, а в дальнейшем можно будет расширить лабора­торию дополнительной измерительной аппаратурой.

Все ли пробники и приборы, о которых был разговор в этой беседе, надо строить? В принципе, необязательно. Но желательно, хотя бы для практики. К числу необязательных можно отнести, например, простейший генератор сиг­налов (рис. 220), если первым будет смонтирован измеритель RCL. Для этого в измерителе надо лишь сделать вывод от ползунка реохорда, и этот прибор заменит простейший генератор сигналов. Заменить его может и генератор ЗЧ. Но это не значит, что простейший генератор сигналов окажется никчемной вещью,— он хорош как малогабаритный и экономичный пробник.

Более определенно можно сказать, что вместо миллиамперметра, вольт­метра и омметра целесообразнее конструировать комбинированный измерительный прибор. Зачем же тогда я подробно говорил об этих приборах? Чтобы помочь тебе разобраться в принципе их работы. Без этого трудно сразу браться за конструирование не только миллиампервольтомметра, но и других измерительных приборов, которыми ты будешь обогащать свою лабораторию.

Источник

Генератор звуковой частоты

Что такое генератор звука и с чем его едят? Итак, давайте первым делом определимся со значением слова “генератор”. Генератор – от лат. generator – производитель. То есть объясняя домашним языком, генератор – это устройство, которое производит что-либо. Ну а что такое звук? Звук – это колебания, которые может различить наше ухо. Кто-то пёрнул, кто-то икнул, кто-то кого то послал – все это звуковые волны, которые слышит наше ухо. Нормальный человек может слышать колебания в диапазоне частот от 16 Гц и до 20 Килогерц. Звук до 16 Герц называют инфразвуком, а звук более 20 000 Герц – ультразвуком.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что генератор звука – это устройство, которое излучает какой-либо звук. Все элементарно и просто 😉 А почему бы его нам не собрать? Схему в студию!

Как мы видим, моя схема состоит из:

– конденсатора емкостью 47 наноФарад

– транзисторов КТ315Г и КТ361Г, можно с другими буквами или вообще какие-нибудь другие маломощные

– маленькая динамическая головка

– кнопочка, но можно сделать и без нее.

На макетной пл ате все это выглядит примерно вот так:

Слева – КТ361Г, справа – КТ315Г. У КТ361 буква находится посередине на корпусе, а у 315 – слева.

Эти транзисторы являются комплиментарными парами друг другу.

Частоту звука можно менять, меняя значение резистора или конденсатора. Также частота увеличивается, если повышать напряжение питания. При 1,5 Вольт частота будет ниже, чем при 5 Вольтах. У меня на видео напряжение выставлено 5 Вольт.

Знаете в чем еще прикол? У девчат диапазон восприятия звуковых волн намного больше, чем у парней. Например, парни могут слышать до 20 Килогерц, а девчата уже даже до 22 Килогерц. Этот звук настолько писклявый, что он очень сильно действует на нервы. Что я хочу этим сказать?)) Да да, почему бы нам не подобрать такие номиналы резистора или конденсатора, чтобы девчата слышали этот звук, а парни нет? Прикиньте, сидите вы на парах, врубаете свою шарманку и смотрите на недовольные рожи одногруппниц (классниц). Для того, чтобы настроить прибор, нам конечно понадобится девочка, которая помогла бы услышать этот звук. Не все девчата также воспринимают этот высокочастотный звук. Но самый-самый прикол в том, что невозможно узнать, откуда идет звучание))). Только если что, я вам это не говорил).

Источник