Eltronicschool
. - This is one of project to build function generator using main IC component XR2206 look
like shown in Figure 1. The main component in this project is used XR2206 IC and 7413 digital IC.
In this project will show you the circuit of function generator with Sine-Triangle-Square wave form. You can get the frequency range from 1HZ up to 1MHz. In this project we will give beside circuit schematic, we also will give you component are needed and also global description.
Circuit Schematic
| Figure 1. Circuit schematic of function generator using XR2206 IC (Source: www.eleccircuit.com) |
Component Part
- IC1___________LM7812 12V DC voltage regulator
- IC2___________XR2206 Function Genertor
- IC3___________LM7805 5V DC voltage regulator
- IC4___________SN74LS00 Nand gate IC TTL
- Q1___________ BC327 50V 800mA PNP Transistor
- Q2, Q3, Q4_____ BC337 50V 800mA NPN Transistor
- D1-D4_________ DB101 Diode bridge
- D5____________ 1N4148 75V 150mA Diodes
- R1, R2, R12______4.7K 1/4W Resistor
- R3, R4, R7, R9___ 27K 1/4W Resistor
- R5, R6, R16______1K 1/4W Resistor
- R8, R13_________2.2K 1/4W Resistor
- R10____________3.3K 1/4W Resistor
- R11____________ 100K 1/4W Resistor
- R14____________ 47ohm 1/4W Resistor
- R15____________10K 1/4W Resistor
- C1, C8__________ 1000uF 25V Electrolytic Capacitors
- C2_____________ 22uF 16V Electrolytic Capacitors
- C3, C7__________ 100uF 25V Electrolytic Capacitors
- C4_____________ 2.2uF 25V Electrolytic Capacitors
- C5_____________0.001uF 50V Polyester Capacitor
- C6_____________ 10uF 25V Electrolytic Capacitors
- C9_____________ 0.1uF 50V Polyester Capacitor
- C10____________ 470uF 16V Electrolytic Capacitors
- VR1, VR5 (Preset)__ 25K Potentiometer
- VR2 Volume______ 10K Potentiometer
- VR3 Volume______ 100K Potentiometer
- VR4 (Preset)______ 1K Potentiometer
Circuit schematic look like shown in Figure 1 above is function generator using XR2206 IC. Eleccircuit site describe that the heart in working of this circuit is the IC XR-2206. All equipment except the power transformer 12 volts. We can assemble them onto the PCB, as shown below. You should solder correctly and successfully. After a successful check. Sure that the power supply to the circuit. And adjust the circuit.
The real application circuit as shown below It can be seen that the switches S1 to act as Frequency Range, which can be selected third range are.
1. 1-100 Hz
2. 100-10,000 Hz
3. 10,000-1,000,000 Hz
However, by selecting the capacitance value between pin 5-6.
First, adjust the frequency profile changing the value achieved by the VR3.
Next, VR2 is used to adjust the gain ratio of the circuit by fine with VR1 get the maximum output 1V. The VR5 is adjusted to balance the waveform.
Then, Switch SW2 is a select the signal output to a sine wave or sawtooth waveform.
Monday, April 15, 2019
Monday, February 4, 2019
Eltronicschool
. - Do you need circuit schematic to control your small dc motor now
. We recommend you to use this circuit schematic that can control dc small motor as used in recorder tape.
This is Soft Button Type Motor Direction Controller using Transistors circuit schematic. The main component used in this circuit are transistors PNP and also NPN types. So, please follow all circuit and components used look like in Figure 1 below.
Circuit Schematic
 |
| Figure 1. Circuit schematic of Soft Button Type Motor Direction Controller using Transistors (Source: http://www.electronic-circuits-diagrams.com) |
Component Part
- Resistors
- Transistors PNP
- Transistors NPN
- Diodes
- DC Motor
Circuit schematic like in Figure 1 above is Soft Button Type Motor Direction Controller using Transistors. Based on Electronics Zone site describe that When both the points A & B are “HIGH” Q1 and Q2 are in saturation. Hence the bases of Q3 to Q6 are grounded. Hence Q3,Q5 are OFF and Q4,Q6 are ON . The voltages at both the motor terminals is the same and hence the motor is OFF. Similarly when both A and B are “LOW” the motor is OFF.
When A is HIGH and B is LOW, Q1 saturates ,Q2 is OFF. The bases of Q3 and Q4 are grounded and that of Q4 and Q5 are HIGH. Hence Q4 and Q5 conduct making the right terminal of the motor more positive than the left and the motor is ON. When A is LOW and B is HIGH ,the left terminal of the motor is more positive than the right and the motor rotates in the reverse direction. I could have used only the SL/SK100s ,but the ones I used had a very low hFE ~70 and they would enter the active region for 3V(2.9V was what I got from the computer for a HIGH),so I had to use the BC148s . You can ditch the BC148 if you have a SL/SK100 with a decent value of hFE (like 150).The diodes protect the transistors from surge produced due to the sudden reversal of the motor.
Thursday, December 6, 2018
Eltronicschool
. - This is one of project to build breathing LED sleep indicator using LM358 look
like shown in Figure 1. The main component in this project is used LM358 IC.
In this project will show you as replica of the iconic breathing pattern used for the “sleep” indicator in Apple computers. But in this design only using popular analog component although it will help using microcontroller to build pulse-wide modulation. In this project we will give beside circuit schematic, we also will give you component are needed and also global description.
Circuit Schematic
 |
| Figure 1. Circuit schematic of breathing LED sleep indicator using LM358 (Source: Electroschematics) |
Component Part
- LM358
- Resistors
- Transistor BC547
- Capacitor
Circuit schematic look like shown in Figure 1 above is breathing LED sleep indicator using LM358. Electroschematics site describe that the design is centered entirely around one popular dual-operational amplifier LM358 (IC1) to slowly fade a green light-emitting diode (LED1) in a special pattern (the so-called breathing effect). The circuit runs well with a regulated supply voltage of 5 V; higher-level voltages are not recommended. If the two-way jumper (JP1) in the circuit is in “test” mode, the circuit will work as a standalone indicator. But moving the jumper position to “normal” mode, a TTL high-logic signal input is required to enable (EN) the indicator. This option is added deliberately so that we can enable/disable the Sleepy-LED Eye using the existing microcontroller (uC) in a project — just one free I/O port of the concerned uC is needed there. For example, one I/O port of the uC can be programmed to wake-up the Sleepy-LED Eye only when the system is in its standby state.
Tuesday, November 6, 2018
Eltronicschool
. - This is oen of the best simple DC dimmer lamp based on IC LM358 look like shown in Figure 1 and Figure 2 below. The main component needed int his circuit is LM358 and MOSFET IRLZ44.
In this time, beside we will give you the circuit schematic of simple DC dimmer lamp using LM358, we also will give you the global description of this circuit came from the original source.
Circuit Schematic
 |
| Figure 1. Circuit schematic of pulse-width modulation control (Source: https://www.electroschematics.com) |
 |
| Figure 2. Circuit schematic of The Power Driver Dimmer Lamp (Source: https://www.electroschematics.com) |
Component Part
- LM358
- IRLZ44 Mosfet
- Resistors
- Variable resistor
- Diode
- Capacitors
According
0
Сергей Скворцов
Продолжение цикла статей. Начало в «Радиоежегоднике» вып. 20 - 23
(Часть 1 )
Моделирование
Ни один из номиналов радиоэлементов на схеме не появился случайным образом. Особенно это касается номиналов резисторов. Их аналитический расчет достаточно громоздок, а с помощью доступных программ схемотехнического моделирования это занимает совсем немного времени. Я предпочитаю использовать программу TINA9-TI, которую можно рассматривать как своеобразный «схемотехнический калькулятор». Эта программа бесплатна, всегда под рукой, проста в освоении и не требовательна к ресурсам ПК. Моделирование, даже достаточно сложной схемы, не вызовет особых затруднений, если воспользоваться «Общими правилами моделирования» .
Начнем, как принято, с источника питания ОУ на микросхеме TL431. После «сборки» несложного фрагмента схемы воспользуемся функциями анализа:
Анализ -> Анализ постоянного тока ->
В открывшемся окне (Рисунок 6) установим диапазон изменения входного источника тока IS1 0 - 20 мА. На графике результата анализа хорошо видно, что режимы стабилизации +5 В и опорного напряжения +2.49 В наступают уже при токе около 0.5 мА. Также выбор микросхемы TL431 обусловлен ее достаточным для нашей задачи максимальным током (до 100 мА) и допустимой рассеиваемой мощностью (до 625 мВт).
Далее, к цепям питания подключим два ОУ на микросхеме LM358, которые выполняют функции усиления и нормализации измерительного сигнала (Рисунок 7). Нас будет интересовать вид характеристик преобразования; насколько они близки к требуемым. Вновь выполним:
Анализ -> Анализ постоянного тока -> Переходные характеристики постоянного тока…
Результат моделирования и характеристики преобразования наглядно представлены на графике результата анализа этой части схемы.
Поясню, что предварительно, в соответствии с рекомендациями из , выбор и расчет номиналов резисторов выполнялся на модели идеального ОУ. Результат анализа с использованием модели «реальной» микросхемы LM358 «честно» показывает ее несовершенство, связанное, в первую очередь, с ненулевым значением выходного напряжения при однополярном питании ОУ и также с влиянием напряжения смещения. Это привело к тому, что полученная характеристика преобразования для ОР1 (зеленая линия) имеет значительную погрешность для входных токов 0…4.5 мА. Частично этот недостаток можно устранить, применив известный схемотехнический прием: включим последовательно с выходом ОУ дополнительные диоды VD6 и VD7 (см. схему на Рисунке 5).
Повторим:
Анализ -> Анализ постоянного тока -> Переходные характеристики постоянного тока…
Удобно использовать возможность, имеющуюся в программе, увеличения фрагмента графика результата анализа. Тогда улучшение (график на Рисунке 8 справа) хорошо видно.
Вообще говоря, для нашей конструкции правильнее было бы использовать так называемые Rail-to-Rail ОУ, то есть, ОУ с диапазоном выходного напряжения практически совпадающим с напряжением питания. Кроме того, их отличает очень малый ток потребления и возможность работы при низком напряжении питания, например, при 2.5 В. Из имеющихся в библиотеке TINA9-TI моделей остановим свой выбор на микросхеме сдвоенного Rail-to-Rail ОУ LPV358 (Рисунки 9 и 10) и вновь проведем анализ:
Анализ -> Анализ постоянного тока -> Переходные характеристики постоянного тока…
Налицо практически идеальные характеристики. С другой стороны, как показал опыт предварительного макетирования и изготовления опытного образца устройства, использование недорогой и распространенной микросхемы LM358 дает вполне приемлемый результат.
Предвижу, что некоторые читатели скептически отнесутся к таким «гладким» графикам. И они будут совершенно правы. Поэтому я при помощи TINA9-TI обращу внимание на глубокий «овраг», который подстерегает тех, кто привык слепо повторять чужие схемы (Рисунок 11).
На этом фрагменте схемы видно, что рядом с номиналом резисторов R7, R8, R14 появился символ «*». Это означает, что к этим элементам будет применена функция «свип-сигнала», другими словами, вариации или «качания» параметра. Нам это необходимо сделать, чтобы оценить влияние разброса номиналов этих резисторов на характеристику преобразования ОР1 (DA2.1 на Рисунке 5). Резисторы R7, R8, R14 выбраны не случайно, так как именно они, главным образом, и определяют вид характеристики.
Ниже я кратко процитирую статью , где была описана эта несложная процедура.
Щелкнув по выделенной иконке (Рисунок 12), можно переместить курсор мышки к нужному элементу схемы (вид курсора меняется после щелчка по иконке) и выделить его щелчком левой клавиши.
Появляется диалоговое окно свойств элемента (Рисунок 13).
Выбранный параметр, в данном случае сопротивление резистора R7, будет изменяться в диапазоне между начальными и конечными значениями. Отмеченная в диалоговом окне кнопка «…» или «Выбрать…» позволяет вывести новое диалоговое окно Контроль объекта выделения, где устанавливаются эти значения. Здесь мы установим начальное и конечное значение сопротивления R7 из расчета 620 кОм ±5% (Рисунок 14). Аналогичную процедуру мы выполним и для резисторов R8 и R14. Затем вновь выбираем:
Анализ -> Анализ постоянного тока -> Переходные характеристики постоянного тока…
Так как в диалоговом окне Контроль объекта выделения (см. Рисунок 14) значение Количество случаев было указано равным 3, то для трех «качаемых» резисторов мы получили семейство из 33=27 графиков (Рисунок 15). На увеличенных фрагментах графика результата анализа (Рисунок 16) хорошо виден существенный разброс характеристик как в начальной точке 4 мА, так и в конце диапазона - 20 мА.
В заключение выполнялся подбор номиналов резисторов делителя масштабатора: R28, R30, R32, R34, R36, R38 (Рисунок 17). Их аналитический расчет также достаточно громоздок, а с помощью «схемотехнического калькулятора» TINA9-TI это заняло совсем немного времени.
Мои наблюдения показывают, что начинающие освоение программ схемотехнического моделирования обычно используют инструменты, к которым они привыкли в практической работе: осциллограф и мультиметр. Уверен, что приведенные в этой статье наглядные графики результатов схемного анализа, побудят многих преодолеть этот психологический стереотип и шире использовать возможности специализированных программ.
Настройка и калибровка
Рассматривая графики на Рисунках 15 и 16, можно сделать однозначный вывод: без процедуры настройки устройства нам не обойтись. Чтобы ее упростить, советую резисторы (см. схему на Рисунке 5) R1, R8, R11, R14, R15 приобрести или подобрать с точностью не хуже ±1%. В этом случае достаточно будет только уточнить номинал резистора R7. Это делается следующим образом:
Далее необходимо установить ток задатчика 20.00 мА и убедиться, что напряжение в контрольных точках КТ1 и КТ2 равно 2.00±0.08 В. Для обеспечения приемлемой точности нашего устройства для калибровки необходимо использовать приборы с классом точности не ниже 0.2.
Окончательная калибровка устройства проводится по показаниям цифровой измерительной панели при токе задатчика 20.00 мА:
Затем необходимо убедиться, что погрешность показаний индикатора в середине диапазона (при токе задатчика 12.00 мА) и в начале (4.00 мА) не превышает допустимой. Опыт макетирования и изготовления опытного образца устройства показывает, что его общая погрешность определяется, в первую очередь, погрешностью цифровой измерительной панели. Существенных расхождений между результатами моделирования в TINA9-TI и практически полученными значениями не было.
Конструкция и детали
Фотография опытного образца прибора представлена на Рисунке 2. Печатная плата для него не разрабатывалась. Весь монтаж выполнен на нескольких макетных платах и размещен в подходящем корпусе, который был «доработан по месту напильником». Для лицевой панели и галетного переключателя SA3 использовались детали от неисправного цифрового мультиметра. Подстроечные резисторы можно использовать недорогие однооборотные, например, СП3-38. Постоянные резисторы - из недорогих, предпочтительнее использовать металлопленочные MF-0.25, они имеют сравнительно небольшой ТКС (температурный коэффициент сопротивления). К другим радиоэлементам особых требований не предъявляется.
Все работы по макетированию, монтажу, наладке и калибровке опытного образца устройства выполнил киповец с 40-летним профессиональным стажем М.А. Кирпиченко, которому я также благодарен за важные практические предложения. Отдельно отмечу большую помощь в подготовке статьи В.Н. Гололобова и советы В.Я. Володина.
Загрузки
Сегодня многие устройства, для которых прежде использовали цифровые микросхемы, удобнее выполнять на микроконтроллерах. Однако цифровые микросхемы стоят дешевле, у многих радиолюбителей сохранилось много цифровых микросхем, да и нет смысла перево-дить законченные схемы, если они работают, на новую элементную базу. Пример такой схемы я нашел на сайте и называется она "Автомат для поливки цветов".
Схема построена на микросхеме К561ЛА7, аналог которой стоит около 30 руб. (думаю, можно найти и дешевле). Если заменить ее микроконтроллером, то он обойдется не менее, чем в 100 руб. Есть ли смысл в такой замене?
Только в одном случае, но об этом позже. На сайте есть подробное описание схемы, не буду его пересказывать или приводить полностью, поскольку собираюсь рассказывать о программе TINA-TI.
Итак, рассмотрим работу триггера на элементах D1.1, D1.2. Но сначала, где искать цифровые микросхемы в программе TINA-TI?
Достаточно в окно «Найти компонент» ввести нужное имя, нажать кнопку Поиск, чтобы увидеть все компоненты, имеющие это имя. Хотя искомая микросхема - это CD4011, в библиотеке компонентов она хранится под тем именем, что вы видите на рисунке. Выделив этот компонент, нажимаем кнопку Вставить… и получаем искомое.
Для сборки триггера Шмитта нам понадобится два вентиля. Можно повторить поиск компонента, а можно просто скопировать и вставить второй элемент. Выделим первый вентиль, щелкнув по нему левой клавишей мышки (при этом он «покраснеет», как на рисунке выше), и обратимся к разделу «Правка».
Ниже есть пункт меню «Вставить», который позволяет добавить второй вентиль. При вставке курсор мышки меняет свой вид, и достаточно переместить его в нужное место на чертеже, где щелкнуть левой клавишей мышки, оставляя новый компонент там, где ему и место.
Остальные элементы схемы легко найти на инструментальной панели. Изменив их значения в соответствии со схемой, добавим генератор пилообразного напряжения и точку наблюдения за выходом. Первый есть и среди наиболее употребительных элементов схем, второй на закладке «Измерительные приборы».
После соединения элементов схемы остается настроить генератор. Двойным щелчком левой клавиши мышки откроем диалоговое окно свойств генератора. Поскольку по умолчанию цифро-вые микросхемы используют напряжение питания 5 В (и в этой версии его, похоже, не изменить), амплитуду сигнала следует задавать, исходя из этого. Вид сигнала определит новое диалоговое окно, которое открывается кнопкой в разделе «Сигнал»:
В списке доступных форм сигнала есть пилообразное напряжение, но оно двухполярное, что можно проверить, щелкнув по этой кнопке.
Поэтому я предпочитаю использовать другую форму сигнала:
Этот сигнал позволяет амплитуду #2 сделать равной нулю и получить пилообразное напря-жение только положительное, что и требуется. Изменяя временные интервалы, можно добиться нужной формы сигнала:
Зачем я так подробно остановился на этом процессе? Чтобы еще раз напомнить, что програм-мы моделирования имеют достаточное количество полезных инструментов; что если на первый взгляд чего-то не хватает, то следует присмотреться внимательнее, может быть, все не так плохо. И последнее, редактор сигнала позволяет вам контролировать форму сигнала в интерактивном режиме. Полезное, согласитесь, свойство.
Вернемся к схеме. Мы нашли нужные компоненты, мы готовы собрать схему. Следует ли это делать сразу? Это, конечно, как кому больше нравится. Я предпочитаю рассмотреть функцио-нальные узлы схемы по отдельности. Первый функциональный узел - это триггер Шмитта. Зачем он нужен?
Из описания схемы следует, что она предназначена для регулярного полива цветов каждое утро. Когда фотодиод достаточно освещен, то есть, наступило утро, триггер Шмитта, опреде-ляющий возрастающее напряжение на резисторе R1 (резистором можно регулировать порог включения), должен переключиться. Процесс изменения напряжения на резисторе R1 больше похож на тот, что представлен генератором сигнала. То есть, напряжение плавно меняется в зависимости от освещенности фотодиода. Триггер же, в какой-то мере, играет роль компаратора напряжения. Проверим его, используя программу TINA-TI: Анализ -> Анализ переходных процессов -> ОК.
Логика и таблица истинности… причем здесь триггер Шмитта? Не следует забывать, что цифровые микросхемы построены, в сущности, из усилителей, сконструированных специальным образом. Два вентиля, включенные как инверторы, охвачены цепью положительной обратной связи через делитель из резисторов R2 и R1, что и превращает схему в триггер.
Рассмотрим второй функциональный узел схемы.
Для этого эксперимента следует заменить сигнал с генератора на единичный шаг.
Хотя на предыдущем рисунке не видно, что генератор воспроизводит единичный шаг (ступеньку), можно повторить предыдущий анализ переходного процесса, сократив время наблюдения до 50 мкс.
И, чтобы убедиться в том, что схема работает, попробуем изменить величину резистора R2 (R6 на оригинальной схеме). Длительность выходного импульса должна измениться.
Как мы и предполагали, такая замена вполне допустима.
Теперь попробуем изменить еще один параметр исходной схемы. Исходная схема предназ-начена к ежедневному поливу цветов. А если нам нужно поливать цветы раз в несколько дней?
Воспользуемся тем, что может предоставить в наше распоряжение цифровая техника.
Добавление в схему счетчика позволяет запустить устройство управление поливом не сразу, как только сработает триггер Шмитта, а после нескольких циклов его работы. Но, модифицируя схему, мы должны позаботиться о том, чтобы схема могла вернуться к исходному состоянию.
Добавим еще один вентиль, сбрасывающий счетчик в исходное состояние. И вентиль, который формирует сигнал запуска полива!
Как видно из осциллограммы, полив запускается не каждый день, но через несколько дней. Как мы и хотели. Осталось привести схему к полному (или, пока, почти полному) виду, о котором можно сказать, что это устройство, что оно готово к воссозданию на макетной плате и проведению испытаний.
При разработке любого устройства стараются не плодить количество используемых в схеме сущностей. На предыдущей схеме есть и вентили 2И-НЕ, и вентили 2И. Непорядок!
Ранее мы видели, что триггер Шмитта можно собрать на вентиле 2И. Более того, формиро-ватель импульса полива, по аналогии с триггером Шмитта, тоже можно попробовать заменить вентилем 2И. Что мы и сделаем.
Последние замечания
Схему в ее последнем виде трудно моделировать полностью. Причина в том, что генератор реального устройства должен иметь период в 24 часа. Выбрать подходящие времена можно, но в ущерб реальной проверке схемы. Тем не менее:
Последнюю схему можно собрать «с нуля». Но удобнее использовать другой подход - открыть предыдущие схемы, из которых скопировать и вставить нужные блоки программы в новую схему. Процесс копирования и вставки самый обычный: обвести с помощью мышки нужный блок…
…он выделится на схеме.
Выбрать нужную схему, используя закладки:
И вставить скопированный блок в нужную схему. Блок за блоком легко собрать новую схему из уже существующих и проверенных схем.
Если вам при разработке цифрового устройства требуется быстродействие, используйте серию SN74:
 |
И последнее - оригинальная схема была проста, закончена и вполне оправдана в части стои-мости компонентов. Модифицируя схему, мы добавили компоненты. Если посмотреть на стоимость модифицированной схемы, то возникают сомнения - а не выполнить ли это устройство на микро-контроллере? Можно легко не только повторить схему, но и добавить функциональности, напри-мер, с помощью нескольких кнопок можно менять период полива и время полива. Со временем, если появятся новые идеи, можно расширить функциональность, перепрограммировав микро-контроллер.
Но это уже ваше решение.
Загрузки
- Файл моделирования схемы
- Программа TINA-TI версия 9.3.50.40 SF-TI, обозначенная как sloc243c (86.3 Мб), русифицирована и доступна для свободной загрузки со страницы
Но у программы Протеус есть один существенный минус. С его помощью невозможно производить моделирование аналоговых схем. Лучшей программой для моделирования именно аналоговых цепей является LTSpice. Но она довольно сложна в освоении. Компания Texas Instrument выпустила для этих целей свою программу, абсолютно бесплатную, под названием Tina-TI. Программа полностью русифицирована, имеет понятный интерфейс. Я и сам ее только начал осваивать и покажу пока основы работы с Tina-TI. Кстати скачать ее можно в конце статьи. Вот рабочее окно программы.
Как видно ничего сложного и лишнего здесь нет. Все понятно, все на русском языке. Вот панель инструментов крупнее.
Теперь покажу как работать с этой программой. Возьмем пока для себя простую задачу — смоделируем простейший RC фильтр низкой частоты, low-pass filter. Это фильтр который пропускает низкие частоты, но срезает верхние.
В сети есть множество программ и даже онлайн-сервисы для расчета таких фильтров. Жмем на вкладку «Основные» далее нажимаем на обозначение резистора и тянем его на рабочее поле, и щелчком устанавливаем компонент в нужном месте.
Теперь также добавляем конденсатор. Для поворота конденсатора щелкаем по нему правой кнопкой мыши и выбираем поворот.
Дальше соединяем компоненты — просто наводим на вывод компонента курсор щелкаем и ведем к соединяемому выводу.
Теперь добавляем заземление. Так же как и с элементами. Получается вот такая схема.
Теперь добавляем измерительные приборы. Сразу добавим генератор. Подключаем его в нашу схему.
Теперь добавим осциллограф. Идем во вкладку «Измерительные приборы» и выбираем «внешний вывод для измерения напряжения».
Подключаем его на выход нашего фильтра и в итоге получаем такую схему.
В Tina-TI есть функция проверки нарисованной схемы. Проверку нужно делать иначе, если будут какие-нибудь моменты которые не понравятся программе, симуляция не запустится.
Запускать здесь ничего не нужно. Чтобы настраивать параметры генератора и осциллографа, идем во вкладку T&M и поочередно добавляем генератор и осциллограф.
Ну с приборами вроде все понятно. На генераторе обратите внимание есть переключатель Start/Stop. Его нужно включить. А на осциллографе должен быть выбран нужный вывод напряжение (особенно если их несколько).
Теперь самое главное — просмотр амплитудно-частотной характеристики нашего фильтра. Для этого идем во вкладку «Анализ» -> «Анализ переменного тока» -> «Переходные характеристики переменного тока…».
Дальше перед нами откроется такое окно.
Программа TINA-TI есть в англоязычной и русскоязычной версиях. При установке программы она может оказаться чувствительной к языку операционной системы. Особенно это относится к операционной системе Linux, где программа успешно (в настоящее время) работает в среде Wine. Если язык не совпадает с устанавливаемой версией, то установка может не получиться, и следует установить другую версию TINA-TI.
Программа имеет множество примеров, которые интересны и полезны. Загляните в них. Если примеры не открываются по умолчанию, то в разделе «Файл» есть подраздел «Открыть примеры».
Начнем рассказ с простой схемы. Схема управления.
Не космическим кораблем, даже не моделью самолета. Но управления. Итак, что должна делать схема:
За основу данной схемы взят триггер на транзисторах с двумя устойчивыми состояниями. Аппарат реагирует на кратковременный сигнал звуковой частоты, который и переводит триггер в другое устойчивое состояние, то есть включает и выключает нагрузку.
Я не буду приводить всю схему, есть вопросы и по другим элементам схемы, но давайте рассмотрим, как работает (или как должна работать) схема триггера на транзисторах. Вот часть оригинальной схемы, выделенная мной:
В таком виде, исключая резистор R2, заменивший транзистор VT1 оригинальной схемы, и наличие генератора VG1, заменившего источник сигнала и усилитель, в таком виде схема в точности повторяет ту, что приведена выше. Источник VG1 будет генерировать короткие импульсы, имитирующие напряжение, возникающее при «кратковременном сигнале звуковой частоты».
Первый опыт я проведу со схемой «как есть», хотя можно заметить на оригинальном фрагменте, что резистор в коллекторной цепи второго транзистора не имеет точки соединения с положительным полюсом источника питания. Не исключено, что схема имеет и еще аналогичные дефекты. Тем не менее:
Я не знаю реальной длительности и амплитуды кратковременного сигнала, так что мой выбор, что называется, «навскидку». После импульса от генератора длительностью 1 мс на коллекторе транзистора VT2 (измеритель VF2) напряжение 12 В. Это приведет к включению реле (отсутствующего на оригинальном рисунке). Что должно нас насторожить в данный момент?
Согласен, напряжение на коллекторе транзистора VT1 (измеритель VF1). Если это триггер, то его выходы должны попеременно переходить в высокое и низкое состояние. Причиной может стать опечатка - нет соединения резистора R8 с коллектором VT1. Исправим эту опечатку.
Теперь напряжения на коллекторах транзисторов больше похожи на правильные, но первый импульс не включает, а выключает реле. Посмотрим, не сделает ли это второй импульс. Для этого я перестрою работу генератора VG1. В программе Tina-TI это можно сделать в разделе свойств генератора напряжения. Вначале обратимся к свойствам сигнала, затем выберем и настроим нужный нам вид генерируемого напряжения.
Перестроив генератор, повторим анализ переходного процесса:
Нет. Это не тот результат, которого я ожидал.
Не знаю, как удобнее вам, а я в подобных случаях начинаю «танцевать от печки». Если у меня возникают сомнения, я стараюсь перерисовать схему в том виде, в каком увидел когда-то впервые, открыв перед экзаменами учебник. Потратив немного времени на перерисовку схемы, я быстрее начинаю понимать, на что следует обратить внимание. Виною того, что происходит со схемой, может быть и ошибка в схеме, и ошибка в номиналах элементов, и неправильная работа программы. Триггер на двух транзисторах - это симметричная схема. В реальной жизни после включения питающего напряжения сработает естественная асимметрия: номиналы деталей никогда не совпадут в точности. Программа, основанная на математических вычислениях, оперирует с числами, которые заданы одинаковыми, поэтому в случае с триггером программа может неправильно показывать результат работы схемы.
Чтобы схема получилась симметричной, мне пришлось добавить еще один резистор; транзисторы я заменил конкретным моделями. Вид схемы не столь элегантен, как изначально, но, похоже, схема начинает работать. Убедимся в этом, увеличив интервал наблюдений:
После первого импульса, как видно на рисунке, схема работает не совсем ожидаемым образом, но второй импульс восстанавливает «справедливость». В дальнейшем видно, как чередуются состояния высокого и низкого уровня на коллекторах транзисторов.
Небольшая деталь, касающаяся программы Tina-TI: по умолчанию и сигналы, и их отображение используют положительное и отрицательное напряжение. Я не ожидаю появления на коллекторах транзисторов отрицательного напряжения. Поэтому мне удобнее исправить вид кривых. Для этого, выделив мышкой первую кривую VF1, я обращаюсь к свойствам кривой, щелчком правой клавиши мышки вызвав выпадающее меню свойств, где и исправляю нижний предел измерений.
 |
Когда схема заработала в программе Tina-TI, мы можем разобрать подробнее, как она работает. Принято (или было принято) начинать с предположения, что при включении питающего напряжения, благодаря естественному разбросу номиналов деталей, один из транзисторов начинает включаться. Положим, что это транзистор VT2. Напряжение на базе транзистора VT1 будет уменьшаться, поскольку напряжение на базу VT1 подается с коллектора VT2 через делитель напряжения: R8 - сопротивление перехода база-эмиттер VT1. Уменьшение базового напряжения транзистора VT1 приведет к тому, что ток через него уменьшится, а напряжение на его коллекторе увеличится. Увеличение напряжения через резистор R9 увеличит напряжение базы-эмиттер транзистора VT2, что приведет к еще большему открыванию транзистора VT2. Процесс проходит лавинообразно до тех пор, пока транзистор VT2 не перейдет в режим насыщения, то есть, транзистор VT2 будет полностью открыт, а транзистор VT1 полностью закрыт. Нарисуем этот момент в виде схемы, где транзистор VT2 будет заменен резистором, скажем, 100 Ом.
После первого импульса, переключающего транзисторы, конденсатор C1 заряжен до напряжения, определяемого импульсом генератора VG1 (отмечено на рисунке выше). Конденсатор C2 не заряжен. В момент, когда импульс прошел, то есть, конденсаторы подключены к общему проводу, конденсатор C1 через диод и резистор R3 отрицательным напряжение на базе транзистора T1 помогает удерживать его в закрытом состоянии. Но с приходом следующего импульса конденсатор C2 заряжается, а конденсатор C1 оказывается разряжен. И после прохождения импульса конденсатор C2 отрицательным напряжением на базе транзистора T2 закрывает его, что приводит к открыванию транзистора T1. Триггер переключился и перешел во второе устойчивое состояние до прихода очередного переключающего импульса с генератора VG1.
Мы убедились, что триггер (пусть и виртуальный) переключается. Добавим каскад усиления, который не вошел из оригинальной схемы в тот фрагмент, что был первоначально выделен.
И, я думаю, пора привести полную оригинальную схему устройства.
Добавим и к нашей схеме входной каскад на транзисторе.
Точка соединения резисторов R2 и R5 на оригинальной схеме, конечно, должна соединяться с базой транзистора. Но зачем нам нужно повторять эту часть схемы?
Меняя амплитуду входного сигнала, то есть, амплитуду сигнала генератора VG1 мы можем определить ее значение, при котором триггер устойчиво переключается. Эта амплитуда сигнала послужит отправной точкой в дальнейших экспериментах с микрофоном.
Задав амплитуду напряжения генератора VG1 равной одному вольту, мы получим такую картину:
Похоже, что напряжение на входе схемы должно быть более 1 В. Проводя анализ при напряжениях до 9 В, я не увидел убедительного результата. И только увеличение входной емкости до 1 мкФ дает что-то похожее на работу устройства при амплитуде входного сигнала в 2 В:
Так чем же управляет схема? В описании устройства написано:
Сигнал (звук хлопка в ладоши) улавливается угольным микрофоном ВМ1 типа МК16-У, затем фильтруется RC-цепочкой C1R4, (Она пропускает только сигнал с частотой, соответствующей звуковым колебаниям от хлопка в ладоши).
Я не хочу сказать, что результаты, полученные при моделировании схемы в программе Tina-TI - это истина в последней инстанции. Однако прежде чем раздадутся аплодисменты, прежде чем схема начнет работать, ее следует тщательно проверить. Не скажу, что подобная проверка на макетной плате невозможна. Но, согласитесь, сделать это за компьютером гораздо удобнее. За компьютером легче поменять, например, тип транзистора, чтобы определить, как эта замена повлияет на работоспособность схемы.
