Funktionsgeneratorschaltung mit einem einzelnen IC 4049

In diesem Beitrag erfahren Sie, wie Sie mit einem einzigen IC 4049 drei einfache Funktionsgeneratorschaltungen erstellen, um durch einfache Schaltvorgänge genaue Rechteckwellen, Dreieckswellen und Sinuswellen zu erzeugen.

Mit nur einem kostengünstigen CMOS IC 4049 Mit einer Handvoll separater Module ist es einfach, einen robusten Funktionsgenerator zu erstellen, der einen Bereich von drei Wellenformen um und über das Audiospektrum hinaus bereitstellt.

Der Zweck des Artikels war es, einen einfachen, kostengünstigen Open-Source-Frequenzgenerator zu erstellen, der einfach zu konstruieren und von allen Hobbyisten und Laborfachleuten verwendet werden kann.

Dieses Ziel wurde zweifellos erreicht, da die Schaltung eine Vielzahl von Sinus-, Rechteck- und Dreieckswellenformen bereitstellt und ein Frequenzspektrum von ungefähr 12 Hz bis 70 kHz nur einen einzelnen CMOS-Hex-Inverter-IC und einige separate Elemente verwendet.

Zweifellos liefert die Architektur möglicherweise nicht die Effizienz fortgeschrittener Schaltungen, insbesondere im Hinblick auf die Wellenformkonsistenz bei erhöhten Frequenzen, aber sie ist dennoch ein unglaublich praktisches Instrument für die Audioanalyse.

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Blockdiagramm

Die Grundlagen des Schaltungsbetriebs aus dem oben gezeigten Blockdiagramm. Der Hauptteil des Funktionsgenerators ist ein Dreieck- / Rechteckgenerator, der aus einem Integrator und einem Schmit-Trigger besteht.

Sobald der Ausgang des Schmitt-Triggers hoch ist, ermöglicht die Rückkopplung der Spannung vom Schmitt-Ausgang zum Eingang des Integrators, dass der Ausgang des Integrators negativ ansteigt, bevor er den unteren Ausgangspegel des Schmitt-Triggers überschreitet.

In diesem Stadium ist der Schmitt-Triggerausgang langsam, so dass die kleine Spannung, die an den Eingang des Integrators zurückgeführt wird, einen positiven Anstieg ermöglicht, bevor der obere Triggerpegel des Schmitt-Triggers erreicht ist.

Der Ausgang des Schmitt-Triggers wird wieder hoch und der Ausgang des Integrators wird wieder negativ und so weiter.

Die positiven und negativen Sweeps des Integratorausgangs stellen eine dreieckige Wellenform dar, deren Amplitude durch die Hysterese des Schmitt-Triggers berechnet wird (d. H. Die Differenz zwischen den oberen und unteren Triggergrenzen).

Die Schmitt-Triggerproduktion ist natürlich eine Rechteckwelle, die aus abwechselnden Zuständen mit hohem und niedrigem Ausgang besteht.

Der Dreiecksausgang wird über einen Pufferverstärker einem Diodenformer zugeführt, der die Höhen und Tiefen des Dreiecks abrundet, um ein ungefähres Sinuswellensignal zu erzeugen.

Dann kann jede der 3 Wellenformen durch einen 3-Wege-Wahlschalter S2 ausgewählt und einem Ausgangspufferverstärker zugeführt werden.

Wie die Schaltung funktioniert

Das vollständige Schaltbild des CMOS-Funktionsgenerators wie in der obigen Abbildung dargestellt. Der Integrator ist vollständig unter Verwendung eines CMOS-Wechselrichters N1 aufgebaut, während der Schmitt-Mechanismus 2 Wechselrichter mit positiver Rückkopplung enthält. Es ist N2 und N3.

Das folgende Bild zeigt die Pinbelegungsdetails des IC 4049 zum Anwenden in das obige Schema

Die Schaltung funktioniert auf diese Weise, wenn man bedenkt, dass sich der P2-Scheibenwischer im Moment an seiner niedrigsten Position befindet und der N3-Ausgang hoch ist. Dies entspricht einem Strom, der entspricht:

Ub - U1 / P1 + R1

fährt über R1 und p1, wobei Ub die Versorgungsspannung und Ut die N1-Schwellenspannung angibt.

Da dieser Strom nicht in den hochohmigen Eingang des Wechselrichters fließen kann, beginnt er in Richtung C1 / C2 zu wandern, je nachdem, welcher Kondensator vom Schalter S1 in Reihe geschaltet wird.

Der Spannungsabfall über C1 nimmt somit linear ab, so dass die Ausgangsspannung von N1 linear ansteigt, bevor die untere Schwellenspannung des Schmitt-Triggers erreicht wird, sobald der Ausgang des Schmitt-Triggers niedrig wird.

Jetzt ein aktuelles Äquivalent zu -Out / P1 + R1 fließt durch R1 und P1.

Dieser Strom fließt immer durch C1, so dass die Ausgangsspannung von N1 exponentiell ansteigt, bis die maximale Grenzspannung des Schmitt-Triggers erreicht ist, der Ausgang des Schmitt-Triggers ansteigt und der gesamte Zyklus von vorne beginnt.

Um die Dreieckswellensymmetrie aufrechtzuerhalten (d. H. Die gleiche Steigung sowohl für den positiv als auch für den negativ verlaufenden Teil der Wellenform), müssen die Last- und Entladeströme des Kondensators identisch sein, was bedeutet, dass Uj, -Ui mit Ut identisch sein sollten.

Leider beträgt Ut, das von den CMOS-Wechselrichterparametern bestimmt wird, normalerweise 55%! Die Quellenspannung Ub = Ut beträgt ungefähr 2,7 V bei 6 V und Ut ungefähr bei 3,3 V.

Diese Herausforderung wird mit P2 überwunden, das eine Modifikation der Symmetrie erfordert. Bedenken Sie vorerst, dass thailändisches R-mit der positiven Versorgungsleitung (Position A) zusammenhängt.

Unabhängig von der Einstellung von P2 bleibt die hohe Ausgangsspannung des Schmitt-Triggers immer 11.

Wenn jedoch der N3-Ausgang niedrig ist, bilden R4 und P2 einen Potentialteiler, so dass basierend auf der Wischerkonfiguration von P2 eine Spannung zwischen 0 V und 3 V in P1 zurückgeführt werden kann.

Dies stellt sicher, dass die Spannung nicht mehr -Ut und sondern Up2-Ut ist. Wenn die P2-Schieberspannung etwa 0,6 V beträgt, sollte Up2-Ut etwa -2,7 V betragen, daher wären die Lade- und Entladeströme identisch.

Aufgrund der Toleranz im Wert von Ut sollte die P2-Einstellung offensichtlich so durchgeführt werden, dass sie mit dem spezifischen Funktionsgenerator übereinstimmt.

In Situationen, in denen Ut weniger als 50 Prozent der Eingangsspannung beträgt, kann es angebracht sein, die Oberseite von R4 mit Masse (Position B) zu verbinden.

Es gibt einige Frequenzskalen, die mit S1 12 Hz-1 kHz und 1 kHz bis ungefähr 70 kHz zugewiesen werden.

Eine granulare Frequenzsteuerung wird durch P1 gegeben, die den Lade- und Entladestrom von C1 oder C2 und damit die Frequenz ändert, mit der der Integrator auf und ab steigt.

Der Rechteckwellenausgang von N3 wird über einen Wellenformwahlschalter S2 an einen Pufferverstärker gesendet, der aus zwei Wechselrichtern besteht, die wie ein linearer Verstärker vorgespannt sind (parallel geschaltet, um ihre Ausgangsstromeffizienz zu verbessern).

Der Dreieckwellenausgang wird durch einen Pufferverstärker N4 und von dort durch den Wahlschalter zum Pufferverstärkerausgang bereitgestellt.

Außerdem wird der Dreieckausgang von N4 zum Sinusformer addiert, der aus R9, R11, C3, D1 und D2 besteht.

D1 und D2 ziehen wenig Strom bis zu etwa +/- 0,5 Volt, aber ihr unterschiedlicher Widerstand fällt über diese Spannung hinaus und begrenzt logarithmisch die Höhen und Tiefen des Dreiecksimpulses, um ein Äquivalent zu einer Sinuswelle zu erzeugen.

Der Sinusausgang wird über C5 und R10 an den Ausgangsverstärker übertragen.

P4, das die Verstärkung von N4 und damit die Amplitude des dem Sinusformer zugeführten Dreiecksimpulses variiert, ändert die Sinustransparenz.

Ein zu niedriger Signalpegel und die Amplitude des Dreiecks würden unter der Schwellenspannung der Diode liegen, und es wird ohne Änderung weitergehen, und ein zu hoher Signalpegel würde die Höhen und Tiefen stark beschneiden, wodurch nicht gut bereitgestellt wird Sinuswelle gebildet.

Die Eingangswiderstände des Ausgangspufferverstärkers sind so gewählt, dass alle drei Wellenformen eine nominelle Spitze bis zur minimalen Ausgangsspannung von etwa 1,2 V haben. Der Ausgangspegel könnte über P3 geändert werden.

Einrichtungsverfahren

Die Einstellmethode besteht einfach darin, die Symmetrie des Dreiecks und die Reinheit der Sinuswelle zu ändern.

Zusätzlich wird die Dreiecksymmetrie idealerweise durch Untersuchen der Rechteckwelleneingabe optimiert, da ein symmetrisches Dreieck erzeugt wird, wenn das Rechteckwellen-Tastverhältnis 50% beträgt (1-1 Markierungsraum).

Dazu müssen Sie die Voreinstellung P2 anpassen.

In einer Situation, in der die Symmetrie zunimmt, wenn der P2-Scheibenwischer in Richtung des N3-Ausgangs nach unten bewegt wird, aber keine korrekte Symmetrie erreicht werden konnte, muss der obere Teil von R4 in der alternativen Position verbunden werden.

Die Reinheit der Sinuswelle wird durch Einstellen von P4 geändert, bis die Wellenform 'perfekt' aussieht, oder durch Variieren für minimale Verzerrung nur, wenn ein Verzerrungsmesser zu überprüfen ist.

Da die Versorgungsspannung die Ausgangsspannung der verschiedenen Wellenformen und damit die Reinheit des Sinus beeinflusst, muss die Schaltung von einer robusten 6-V-Versorgung gespeist werden.

Wenn Batterien als Stromquellenbatterien verwendet werden, sollten sie niemals gezwungen werden, zu stark nach unten zu laufen.

Die als lineare Schaltungen verwendeten CMOS-ICs verbrauchen einen höheren Strom als im üblichen Schaltmodus, und daher darf die Versorgungsspannung 6 V nicht überschreiten, da sich der IC sonst aufgrund starker Wärmeableitung erwärmen kann.

Eine weitere großartige Möglichkeit zum Aufbau einer Funktionsgeneratorschaltung kann der IC 8038 sein, wie unten erläutert

Funktionsgeneratorschaltung mit IC 8038

Der IC 8038 ist ein Präzisionswellenformgenerator-IC, der speziell für die Erzeugung von Sinus-, Quadrat- und Dreiecksausgangswellenformen entwickelt wurde, indem die geringste Anzahl elektronischer Komponenten und Manipulationen einbezogen werden.

Sein Arbeitsfrequenzbereich könnte durch 8 Frequenzschritte von 0,001 Hz bis 300 kHz durch geeignete Auswahl der angeschlossenen R-C-Elemente bestimmt werden.

Die Schwingungsfrequenz ist unabhängig von Temperatur- oder Versorgungsspannungsschwankungen über einen weiten Bereich extrem konstant.

Zusätzlich bietet der Funktionsgenerator IC 8038 einen Arbeitsfrequenzbereich von bis zu 1 MHz. Auf alle drei Grundwellenformausgänge, sinusförmig, dreieckig und quadratisch, kann gleichzeitig über einzelne Ausgangsanschlüsse der Schaltung zugegriffen werden.

Der Frequenzbereich des 8038 kann durch eine externe Spannungseinspeisung variiert werden, obwohl die Reaktion möglicherweise nicht sehr linear ist. Der vorgeschlagene Funktionsgenerator bietet auch eine einstellbare Dreiecksymmetrie und einen einstellbaren Sinuswellenverzerrungspegel.

Funktionsgenerator mit IC 741

Diese auf IC 741 basierende Funktionsgeneratorschaltung bietet im Vergleich zum typischen Sinuswellensignalgenerator eine erhöhte Vielseitigkeit der Tests und liefert zusammen 1-kHz-Rechteck- und Dreieckswellen. Sie ist sowohl kostengünstig als auch sehr einfach zu konstruieren. Wie es scheint, beträgt der Ausgang bei Rechteckwellen ungefähr 3 V ptp und 2 V U / min. in der Sinuswelle. Ein geschaltetes Dämpfungsglied kann schnell enthalten sein, wenn Sie die zu testende Schaltung schonender gestalten möchten.

Zusammenbauen

Füllen Sie die Teile wie im Komponentenlayoutdiagramm gezeigt auf die Leiterplatte und stellen Sie sicher, dass die Polarität von Zener, Elektrolyse und ICs korrekt eingefügt ist.

Wie stellt man das ein

Um die einfache Funktionsgeneratorschaltung einzurichten, stellen Sie RV1 einfach fein ein, bis die Sinuswellenform leicht unter dem Clipping-Pegel liegt. Dies liefert Ihnen die effektivste Sinuswelle durch den Oszillator. Das Quadrat und das Dreieck erfordern keine besonderen Anpassungen oder Einstellungen.

Wie es funktioniert

1. In dieser Funktionsgeneratorschaltung des IC 741 ist der IC1 in Form eines Wien-Brückenoszillators konfiguriert, der mit einer Frequenz von 1 kHz arbeitet.
2. Die Amplitudensteuerung wird von den Dioden D1 und D2 geliefert. Der Ausgang von diesem IC wird entweder über die Ausgangsbuchse oder über die Quadrierungsschaltung angesteuert.
3. Dieser ist über C4 mit SW1a verbunden und ist ein Schmidt-Trigger (Q1-Q2). Der Zener ZD1 funktioniert wie ein 'hysteresefreier' Auslöser.
4. Der IC2-, C5- und R10-Integrator erzeugt die Dreieckswelle aus der Eingangsrechteckwelle.

Einfacher UJT-Funktionsgenerator

Das Unijunction-Oszillator unten gezeigt, gehört zu den einfachsten Sägezahngeneratoren. Die beiden Ausgänge ergeben nämlich eine Sägezahnwellenform und eine Folge von Triggerimpulsen. Die Welle rastet von etwa 2 V (Talpunkt, Vv) bis zur maximalen Spitze (Vp) auf. Der Spitzenpunkt hängt von der Stromversorgung Vs und dem Abstands-BJT-Verhältnis ab, das im Bereich von etwa 0,56 bis 0,75 liegen kann, wobei 0,6 ein gemeinsamer Wert ist. Die Periode einer Schwingung ist ungefähr:

t = - RC x 1n [(1 - η) / (1 - Vv / Vs)]

wobei '1n' die natürliche Logarithmusverwendung angibt. Unter Berücksichtigung von Standardwerten ist Vs = 6, Vv = 2 und das = 0,6 vereinfacht sich die obige Gleichung zu:

t = RC x 1n (0,6)

Da die Kondensatorladung inkrementell ist, ist die zunehmende Steigung des Sägezahns nicht linear. Für viele Audioanwendungen spielt dies kaum eine Rolle. Die Abbildung (b) zeigt den Ladekondensator über eine Konstantstromschaltung. Dadurch kann die Steigung gerade nach oben gehen.

Die Laderate des Kondensators ist jetzt unabhängig von Vs konstant, obwohl Vs immer noch den Spitzenpunkt beeinflusst. Da der Strom von der Transistorverstärkung abhängt, gibt es keine einfache Formel für die Frequenzmessung. Diese Schaltung ist für den Betrieb mit niedrigen Frequenzen ausgelegt und verfügt über Implementierungen als Rampengenerator.

Verwendung von LF353-Operationsverstärkern

Zwei Operationsverstärker werden verwendet, um eine präzise Rechteckwellen- und Dreieckwellengeneratorschaltung aufzubauen. Das LF353-Set enthält zwei JFET-Operationsverstärker, die für diese Anwendung am besten geeignet sind.

Die Ausgangssignalfrequenzen werden nach der Formel berechnet f = 1 / RC . Die Schaltung zeigt einen extrem weiten Betriebsbereich mit kaum Verzerrungen.

R kann einen beliebigen Wert zwischen 330 Ohm und etwa 4,7 M C haben und einen beliebigen Wert zwischen etwa 220 pF und 2 uF haben.

Genau wie beim obigen Konzept werden im nächsten zwei Operationsverstärker verwendet Sinuswelle eine Kosinuswelle Funktionsgeneratorschaltung.

Sie erzeugen nahezu identische Frequenz-Sinuswellensignale, jedoch um 90 ° phasenverschoben, und daher wird der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers als Cosinuswelle bezeichnet.

Die Frequenz wird durch die Erfassung akzeptabler R- und C-Werte beeinflusst. R liegt im Bereich von 220 k bis 10 m C liegt zwischen 39 pF und 22 nF. Die Verbindung zwischen R, C und / oder ist etwas komplex, da sie die Werte anderer Widerstände und Kondensatoren widerspiegeln muss.

Verwenden Sie R = 220k und C = 18nF als Ausgangspunkt für eine Frequenz von 250Hz. Die Zenerdioden können Dioden mit geringer Ausgangsleistung von 3,9 V oder 4,7 V sein.

Funktionsgenerator mit TTL IC

Ein paar Tore eines 7400 Quad NAND-Gatter mit zwei Eingängen bildet die eigentliche Oszillatorschaltung für diese TTL-Funktionsgeneratorschaltung. Der Kristall und ein einstellbarer Kondensator arbeiten wie das Rückkopplungssystem am Eingang des Gatters U1-a und am Ausgang des Gatters U1-b. Das Gatter U1-c funktioniert wie ein Puffer zwischen der Oszillatorstufe und der Ausgangsstufe U1-d.

Der Schalter S1 wirkt wie eine manuell umschaltbare Gate-Steuerung, um den Rechteckwellenausgang von U1-d an Pin 11 EIN / AUS umzuschalten. Wenn S1 geöffnet ist, wird, wie angegeben, die Rechteckwelle am Ausgang erzeugt, und sobald sie geschlossen ist, wird die gleiche Wellenform ausgeschaltet.

Der Schalter könnte durch ein Logikgatter ersetzt werden, um den Ausgang digital zu steuern. Am Verbindungspunkt von C1 und XTAL1 wird eine nahezu ideale 6- bis 8-Volt-Sinuswelle von Spitze zu Spitze erzeugt.

Die Impedanz an diesem Übergang ist sehr hoch und kann kein direktes Ausgangssignal liefern. Der als Emitterfolgerverstärker eingerichtete Transistor Q1 liefert eine hohe Eingangsimpedanz an das Sinuswellensignal und eine niedrige Ausgangsimpedanz an eine Außenlast.

Die Schaltung dreht fast alle Arten von Kristallen auf und läuft mit Kristallfrequenzen von unter 1 MHz bis über 10 MHz.

Wie stellt man das ein

Das Einrichten dieser einfachen TTL-Funktionsgeneratorschaltung kann mit den folgenden Punkten schnell eingeleitet werden.

Wenn Sie ein Oszilloskop zur Verfügung haben, schließen Sie es an den Rechteckwellenausgang von U1-d an Pin 11 an und positionieren Sie C1 in der Mitte des Bereichs, der die effektivste Ausgangswellenform liefert.

Beobachten Sie als nächstes den Sinuswellenausgang und stellen Sie C2 ein, um die am besten aussehende Wellenform zu erhalten. Kehren Sie zum C1-Steuerknopf zurück und passen Sie ihn ein wenig hin und her an, bis die gesündeste Sinuswellenausgabe auf dem Oszilloskopbildschirm erreicht ist.

Liste der Einzelteile

WIDERSTÄNDE
(Alle Widerstände sind -Watt, 5% Einheiten.)
RI, R2 = 560 Ohm
R3 = 100k
R4 = 1k

Halbleiter
U1 = IC 7400
Q1 = 2N3904 NPN-Siliziumtransistor

Kondensatoren
C1, C2 = 50 pF, Trimmerkondensator
C3, C4 = 0,1 uF, Keramikscheibenkondensator

Verschiedenes
S1 = SPST-Kippschalter
XTAL1 = Beliebiger Kristall (siehe Text)

Kristallgesteuerte Best-Sinus-Wellenformschaltung

Der folgende Wellenformgenerator ist eine Zwei-Transistor-Kristalloszillatorschaltung, die eine hervorragende Leistung erbringt, billig zu bauen ist und keine Spulen oder Drosseln erfordert. Der Preis hängt in erster Linie vom verwendeten Kristall ab, da die Gesamtkosten der anderen Elemente kaum einige Dollar betragen dürfen. Der Transistor Q1 und die verschiedenen benachbarten Teile bilden die Oszillatorschaltung.

Der Erdungsweg für den Kristall wird mittels C6, R7 und C4 gerichtet. In dem Übergang C6 und R7, der eine ziemlich kleine Impedanzposition darstellt, wird die HF an einen Emitterfolgerverstärker Q2 angelegt.

Die Wellenform am C6 / R7-Übergang ist wirklich eine nahezu perfekte Sinuswelle. Der Ausgang am Emitter von Q2 hat eine Amplitude von etwa 2 bis 6 Volt von Spitze zu Spitze, basierend auf dem Q-Faktor der Kristall- und Kondensatorwerte C1 und C2.

Die Werte C1 und C2 bestimmen den Frequenzbereich der Schaltung. Für Kristallfrequenzen unter 1 MHz sollten C1 und C2 2700 pF (0,0027 p, F) betragen. Für Frequenzen zwischen 1 MHz und 5 MHz können dies Kondensatoren mit 680 pF und für 5 MHz und 20 MHz sein. Sie können Kondensatoren mit 200 pF verwenden.

Sie könnten möglicherweise versuchen, mit Werten dieser Kondensatoren zu testen, um die am besten aussehende Sinuswellenausgabe zu erhalten. Zusätzlich kann sich die Einstellung des Kondensators C6 auf die beiden Ausgangspegel und die Gesamtform der Wellenform auswirken.

Liste der Einzelteile

WIDERSTÄNDE
(Alle Widerstände sind -Watt, 5% Einheiten.)
R1-R5-1k
R6-27k
R7-270-Ohm
R8-100k
Kondensatoren
C1, C2 - Siehe Text
C3, C5-0.1-p.F, Keramikscheibe
C6-10 pF bis 100 pF, Trimmer
HALBLEITER
Q1, Q2-2N3904
XTAL1 - Siehe Text

Sägezahngeneratorschaltung

In der Sägezahngeneratorschaltung sind die Teile Q1, D1-D3, R1, R2 und R7 wie eine einfache Konstantstromgeneratorschaltung konfiguriert, die den Kondensator C1 mit einem Konstantstrom auflädt. Dieser konstante Ladestrom erzeugt eine linear ansteigende Spannung über C1.

Die Transistoren Q2 und Q3 sind wie ein Darlington-Paar so aufgebaut, dass sie die Spannung durch C1 zum Ausgang ohne Belastungs- oder Verzerrungseffekte leiten.

Sobald die Spannung um C1 auf etwa 70% der Versorgungsspannung ansteigt, wird das Gatter U1-a aktiviert, wodurch der Ausgang U1-b hoch wird und Q4 kurz eingeschaltet wird, das weiterhin eingeschaltet ist, während sich der Kondensator C1 entlädt.

Dies beendet einen einzelnen Zyklus und leitet den nächsten ein. Die Ausgangsfrequenz der Schaltung wird von R7 gesteuert, das eine untere Frequenz von ungefähr 30 Hz und eine obere Frequenz von ungefähr 3,3 kHz liefert.

Der Frequenzbereich könnte durch Verringern des Werts von C1 erhöht und durch Erhöhen des Werts von C1 verringert werden. Um den Spitzenentladestrom von Q4 unter Kontrolle zu halten. C1 sollte nicht größer als 0,27 uF sein.

Liste der Einzelteile

Funktionsgeneratorschaltung mit einem Paar IC 4011

Die Grundlage dieser Schaltung ist eigentlich ein Wien-Brückenoszillator, der einen Sinuswellenausgang bietet. Daraus werden anschließend die quadratischen und dreieckigen Wellenformen extrahiert.

Der Wien-Brückenoszillator ist unter Verwendung eines CMOS-NAND-Gatters N1 bis N4 aufgebaut, während die Amplitudenstabilisierung durch den Transistor T1 und die Dioden D1 und D2 geliefert wird.

Diese Dioden müssen möglicherweise auf zwei eingestellt werden, um die geringste Verzerrung zu erzielen. Das Frequenzeinstellpotentiometer P1 muss auch ein hochwertiges Stereopotentiometer mit internen Widerstandsspuren sein, die mit einer Toleranz von innerhalb von 5% gepaart sind.

Das voreingestellte R3 bietet eine Einstellmöglichkeit für die geringste Verzerrung. Wenn für D1, D2 und P1 aufeinander abgestimmte Teile verwendet werden, kann die harmonische Gesamtverzerrung unter 0,5% liegen.

Der Ausgang des Wien-Brückenoszillators wird an den Eingang von N5 angelegt, der in seinen linearen Bereich vorgespannt ist und als Verstärker fungiert. Die NAND-Gatter N5 und N6 verbessern und beschneiden gemeinsam den Oszillatorausgang, um eine Rechteckwellenform zu erzeugen.

Der Arbeitszyklus der Wellenform wird relativ durch die Schwellenpotentiale von N5 und N6 beeinflusst, liegt jedoch in unmittelbarer Nähe von 50%.

Der Ausgang des Gatters N6 wird einem Integrator zugeführt, der unter Verwendung der NAND-Gatter N7 und N8 aufgebaut ist und mit der Rechteckwelle harmoniert, um eine dreieckige Wellenform zu liefern.

Die dreieckige Wellenformamplitude ist sicher abhängig von der Frequenz, und da der Integrator einfach nicht sehr genau ist, weicht die Linearität zusätzlich in Bezug auf die Frequenz ab.

In der Realität ist die Amplitudenänderung tatsächlich ziemlich trivial, wenn man bedenkt, dass der Funktionsgenerator häufig zusammen mit einem Millivoltmeter oder einem Oszilloskop verwendet wird und der Ausgang leicht überprüft werden kann.

Funktionsgeneratorschaltung mit LM3900 Norton Op Amp

Ein äußerst praktischer Funktionsgenerator, der die Hardware und auch den Preis reduziert, könnte mit einem einzigen Norton Quad-Verstärker IC LM3900 konstruiert werden.

Wenn der Widerstand R1 und der Kondensator C1 aus dieser Schaltung entfernt werden, ist der resultierende Aufbau der übliche für einen Rechteckgenerator mit Norton-Verstärker, wobei der Zeitstrom in den Kondensator C2 eintritt. Der Einbau eines Integrationskondensators C1 in den Rechteckgenerator erzeugt eine realistisch präzise Sinuswelle am Ausgang.

Mit dem Widerstand R1, der die Zeitkonstanten der Schaltung ergänzt, können Sie die Ausgangssinuswelle auf geringste Verzerrung einstellen. Mit einer identischen Schaltung können Sie einen Sinuswellenausgang an den Standardanschluss für einen Rechteck- / Dreieckwellengenerator mit zwei Norton-Verstärkern anschließen.

Wie im Bild gezeigt, funktioniert der dreieckige Ausgang wie der Eingang für den Sinusverstärker.

Für die in diesem Artikel angegebenen Teilewerte beträgt die Lauffrequenz der Schaltung ungefähr 700 Hertz. Der Widerstand R1 kann zum Einstellen der niedrigsten Sinuswellenverzerrung verwendet werden, und der Widerstand R2 kann zum Einstellen der Symmetrie der Rechteck- und Dreieckswellen verwendet werden.

Der 4. Verstärker im Norton Quad-Paket könnte als Ausgangspuffer für alle 3 Ausgangswellenformen angeschlossen werden.