Генератор – это автоколебательная система, формирующая импульсы электрического тока, в которой транзистор играет роль коммутирующего элемента. Изначально, с момента изобретения, транзистор позиционировался как усилительный элемент. Презентация первого транзистора произошла в 1947 году. Презентация полевого транзистора произошла несколько позже – в 1953 г. В генераторах импульсов он играет роль переключателя и только в генераторах переменного тока он реализует свои усилительные свойства, одновременно участвуя в создании положительной обратной связи для поддержки колебательного процесса.
Наглядная иллюстрация деления частотного диапазона
Классификация
Транзисторные генераторы имеют несколько классификаций:
- по диапазону частот выходного сигнала;
- по типу выходного сигнала;
- по принципу действия.
Диапазон частот – величина субъективная, но для стандартизации принято такое деление частотного диапазона:
- от 30 Гц до 300 кГц – низкая частота (НЧ);
- от 300 кГц до 3 МГц – средняя частота (СЧ);
- от 3 МГц до 300 МГц – высокая частота (ВЧ);
- выше 300 МГц – сверхвысокая частота (СВЧ).
Таково деление частотного диапазона в области радиоволн. Существует звуковой диапазон частот (ЗЧ) – от 16 Гц до 22 кГц. Таким образом, желая подчеркнуть диапазон частот генератора, его называют, например ВЧ или НЧ генератором. Частоты звукового диапазона в свою очередь также подразделяются на ВЧ, СЧ и НЧ.
По типу выходного сигнала генераторы могут быть:
- синусоидальные – для генерации синусоидальных сигналов;
- функциональные – для автоколебания сигналов специальной формы. Частный случай – генератор прямоугольных импульсов ;
- генераторы шума – генераторы широкого спектра частот, у которых в заданном диапазоне частот спектр сигнала равномерный от нижнего до верхнего участка частотной характеристики.
По принципу действия генераторов:
- RC-генераторы;
- LC-генераторы;
- Блокинг-генераторы – формирователь коротких импульсов.
Ввиду принципиальных ограничений обычно RC-генераторы используются в НЧ и звуковом диапазоне, а LC-генераторы в ВЧ диапазоне частот.
Схемотехника генераторов
RC и LC генераторы синусоидальные
Наиболее просто реализуется генератор на транзисторе в схеме емкостной трехточки – генератор Колпитца (рис. ниже).
Схема генератора на транзисторе (генератор Колпитца)
В схеме Колпитца элементы (C1), (C2), (L) являются частотозадающими. Остальные элементы представляют собой стандартную обвязку транзистора для обеспечения необходимого режима работы по постоянному току. Такой же простой схемотехникой обладает генератор, собранный по схеме индуктивной трехточки – генератор Хартли (рис. ниже).
Схема трехточечного генератора с индуктивной связью (генератор Хартли)
В этой схеме частота генератора определяется параллельным контуром, в который входят элементы (C), (La), (Lb). Конденсатор (С) необходим для образования положительной обратной связи по переменному току.
Практическая реализация такого генератора более затруднительна, поскольку требует наличия индуктивности с отводом.
И тот и другой генераторы автоколебания находят преимущественно применение в СЧ и ВЧ диапазонах в качестве генераторов несущих частот, в частотозадающих цепях гетеродинов и так далее. Регенераторы радиоприемников также основаны на генераторах колебаний. Указанное применение требует высокой стабильности частоты, поэтому практически всегда схема дополняется кварцевым резонатором колебаний.
Задающий генератор тока на основе кварцевого резонатора имеет автоколебания с очень высокой точностью установки значения частоты ВЧ генератора. Миллиардные доли процента далеко не предел. Регенераторы радиостанций используют только кварцевую стабилизацию частоты.
Работа генераторов в области низкочастотного тока и звуковой частоты связана с трудностями реализации высоких значений индуктивности. Если быть точнее, то в габаритах необходимой катушки индуктивности.
Схема генератора Пирса является модификацией схемы Колпитца, реализованной без применения индуктивности (рис. ниже).
Схема генератора Пирса без применения индуктивности
В схеме Пирса индуктивность заменена кварцевым резонатором, что позволило избавиться от трудоемкой и громоздкой катушки индуктивности и, в то же время, ограничило верхний диапазон колебаний.
Конденсатор (С3) не пропускает постоянную составляющую базового смещения транзистора на кварцевый резонатор. Такой генератор может формировать колебания до 25 МГц, в том числе и звуковой частоты.
Работа всех вышеперечисленных генераторов основана на резонансных свойствах колебательной системы, составленной из емкости и индуктивности. Соответственно, частота колебаний определяется номиналами этих элементов.
RC генераторы тока используют принцип фазового сдвига в резистивно-емкостной цепи. Наиболее часто применяется схема с фазосдвигающей цепочкой (рис. ниже).
Схема RC генератора с фазосдвигающей цепочкой
Элементы (R1), (R2), (C1), (C2), (C3) выполняют сдвиг фазы для получения положительной обратной связи, необходимой для возникновения автоколебаний. Генерация возникает на частотах, для которых фазовый сдвиг оптимален (180 гр). Фазосдвигающая цепь вносит сильное ослабление сигнала, поэтому такая схема имеет повышенные требования к коэффициенту усиления транзистора. Менее требовательна к параметрам транзистора схема с мостом Вина (рис. ниже).
Схема RC генератора с мостом Вина
Двойной Т-образный мост Вина состоит из элементов (C1), (C2), (R3) и (R1), (R2), (C3) и представляет собой узкополосный заграждающий фильтр, настроенный на частоту генерации. Для всех остальных частот транзистор охвачен глубокой отрицательной связью.
Функциональные генераторы тока
Функциональные генераторы предназначены для формирования последовательности импульсов определенной формы (форму описывает некая функция – отсюда и название). Наиболее часто встречаются генераторы прямоугольных (если отношение длительности импульса к периоду колебаний составляет ½, то такая последовательность называется «меандр»), треугольных и пилообразных импульсов. Самый простой генератор прямоугольных импульсов – мультивибратор, подается как первая схема начинающих радиолюбителей для сборки своими руками (рис. ниже).
Схема мультивибратора – генератора прямоугольных импульсов
Особенностью мультивибратора является то, что в нем можно использовать практически любые транзисторы. Длительность импульсов и пауз между ними определяется номиналами конденсаторов и резисторов в базовых цепях транзисторов (Rb1), Cb1) и (Rb2), (Cb2).
Частота автоколебания тока может изменяться от единиц герц до десятков килогерц. ВЧ автоколебания на мультивибраторе реализовать невозможно.
Генераторы треугольных (пилообразных) импульсов, как правило, строятся на основе генераторов прямоугольных импульсов (задающий генератор) путем добавления корректирующей цепочки (рис. ниже).
Схема генератора треугольных импульсов
Форма импульсов, близкая к треугольной, определяется напряжением заряда-разряда на обкладках конденсатора С.
Блокинг-генератор
Предназначение блокинг-генераторов состоит в формировании мощных импульсов тока, имеющих крутые фронты и малую скважность. Длительность пауз между импульсами намного больше длительности самих импульсов. Блокинг-генераторы находят применение в формирователях импульсов, сравнивающих устройствах, но основная область применения – задающий генератор строчной развертки в устройствах отображения информации на основе электронно-лучевых трубок. Также блокинг-генераторы с успехом применяются в устройствах преобразования электроэнергии.
Генераторы на полевых транзисторах
Особенностью полевых транзисторов является очень высокое входное сопротивление, порядок которого соизмерим с сопротивлением электронных ламп. Перечисленные выше схемотехнические решения универсальны, просто они адаптированы под использование различных типов активных элементов. Генераторы Колпитца, Хартли и другие, выполненные на полевом транзисторе, отличаются только номиналами элементов.
Частотозадающие цепи имеют те же соотношения. Для генерирования ВЧ колебаний несколько предпочтительнее простой генератор, выполненный на полевом транзисторе по схеме индуктивной трехточки. Дело в том, что полевой транзистор, имея высокое входное сопротивление, практически не оказывает шунтирующее действие на индуктивность, а, следовательно, работать высокочастотный генератор будет стабильнее.
Генераторы шума
Особенностью генераторов шума является равномерность частотной характеристики в определенном диапазоне, то есть амплитуда колебаний всех частот, входящих в заданный диапазон, является одинаковой. Генераторы шума находят применение в измерительной аппаратуре для оценки частотных характеристик проверяемого тракта. Генераторы шума звукового диапазона часто дополняются корректором частотной характеристики с целью адаптации под субъективную громкость для человеческого слуха. Такой шум называется «серым».
Видео
До сих пор существует несколько областей, в которых применение транзисторов затруднено. Это мощные генераторы СВЧ диапазона в радиолокации, и там, где требуется получение особо мощных импульсов высокой частоты. Пока еще не разработаны мощные транзисторы СВЧ диапазона. Во всех других областях подавляющее большинство генераторов выполняется исключительно на транзисторах. Причин этому несколько. Во-первых, габариты. Во-вторых, потребляемая мощность. В-третьих, надежность. Вдобавок ко всему, транзисторы из-за особенностей своей структуры очень просто поддаются миниатюризации.
Такое устройство будет очень полезно при испытаниях звуковых цепей усилителей ресиверов, телевизоров и другой промышленной и самодельной аппаратуры. Схема генератора приводится по книге В. Г. Борисова «Юный радиолюбитель» (с 145-146 в 8-м издании), с незначительными изменениями.
Схема генератора ЗЧ
Генератор собран на микросхеме К155ЛА3 (можно использовать К555ЛА3), которая представляет собой 4 элемента 2И-НЕ. Непосредственно генератор образуют последовательно соединенные логические элементы DD1.1, DD1.2, DD1.3, включенные инверторами. Конденсатор C1, емкостью 0,47 мкФ, создает положительную обратную связь между выходом DD1.2 и входом DD1.1. В принципе, сигнал можно снимать с выхода DD1.3, элемент DD1.4 просто их инвертирует. Частоту импульсов можно менять резистором переменным R1. Резистор R2 служит регулятором уровня выходного сигнала. Сопротивление резистора R1 680 Ом, R2 10 кОм, переменные резисторы могут быть любого типа. При указанных в схеме параметрах радиодеталей, частоту импульсов можно менять в пределах 500 - 5000 Гц . Диод VD1 служит для защиты от подачи питания неправильной полярности, в качестве него подойдет любой маломощный диод, например Д220. Схема смонтирована на небольшой макетной плате. Но благодаря малому количеству деталей можно выполнить схему навесным монтажом.
Генератор в сборе
Штатное напряжение питания микросхем К155 и К555 составляет 5 В, но генератор работоспособен при питании схемы от «квадратной» батареи напряжением 4,5 В (батарея типа 3336 по старой номенклатуре), падение напряжения на диоде VD1 не влияет на работоспособность устройства. Устройство можно использовать для проверки работы усилителей 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
– резистора 20 Килоом
– 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:
.JPG)
А вот и транзисторы:
Слева – КТ361Г, справа – КТ315Г. У КТ361 буква находится посередине на корпусе, а у 315 – слева.
Эти транзисторы являются комплиментарными парами друг другу.
А вот и видео:
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).
Генератор звуковых частот описание работы схемы |
Генератор звуковых частот схема на транзисторах
Два транзистора - полевой VT1 и биполярный VT2 - включены по схеме составного повторителя, имеющего небольшой коэффициент усиления и повторяющего на выходе фазу входного сигнала. Глубокая отрицательная обратная связь (ООС) через резисторы R7, R8 стабилизирует и усиление, и режим транзисторов.
Но для возникновения генерации нужна еще положительная обратная связь с выхода усилителя на его вход. Она осуществляется через так называемый мост Вина - цепочку из резисторов и конденсаторов R1...R4, С1...С6. Мост Вина ослабляет как низкие (из-за возрастающего емкостного сопротивления конденсаторов С4...С6), так и высокие (из-за шунтирующего действия конденсаторов С1...СЗ). На центральной же часто-те настройки, примерно равной 1/271RC, его коэффициент передачи максимален, а фазовый сдвиг равен нулю. На этой часто-те и возникает генерация.
Изменяя сопротивления резисторов и емкость конденсаторов моста, часто-ту генерации удается изменять в широких пределах. Для удобства пользования выбран десятикратный диапазон изменения частоты сдвоенным переменным резистором R2, R4, а диапазоны частот переключаются (Sla, Sib) конденсаторами C1...С6.
Для перекрытия всех звуковых частот от 25 Гц до 25 кГц достаточно трех диапазонов, но при желании можно добавить и четвертый, до 250 кГц (так сделано у автора). Выбрав несколько большие емкости конденсаторов или сопротивления резисторов, можно сместить диапазон частот вниз, сделав его, например, от 20 Гц до 200 кГц .
Следующий важный момент в проектировании звукового генератора - стабилизации амплитуды выходного напряжения. Для простоты здесь использован самый древний и надежный способ стабилизации - с помощью лампы накаливания. Дело в том, что сопротивление нити лампы возрастает при изменении температуры от холодного состояния до полного накала почти в 10 раз! Малогабаритная индикаторная лампочка VL1 с сопротивлением в холодном состоянии около 100 Ом включена в цепи ООС. Она шунтирует резистор R6, при этом ООС невелика, ПОС преобладает и возникает генерация. По мере роста амплитуды колебаний нить лампы нагревается, ее сопротивление растет, и ООС увеличивается, компенсируя ПОС и тем самым ограничивая рост амплитуды.
На выходе генератора включен ступенчатый делитель напряжения на резис-торах R10...R15, позволяющий получить калиброванный сигнал амплитудой от1 мВ до 1 В . Резисторы делителя распаяны прямо на выводах стандартного пятиштырькового разъема от аудиоаппаратуры. Питание генератор получает от любого источника (выпрямителя, аккумулятора, батареи), часто от того же самого, от которого питается и испытываемое устройство. Напряжение питания на транзисторах генератора стабилизировано цепочкой R11, VD1. Резистор R11 имеет смысл заменить такой же лампой накаливания, как и VL1 (индикаторная телефонная, в «карандашном» исполнении) - это расширит пределы возможных напряжений питания. Потребляемый ток - не более15...20 мА .
В генераторе можно применять детали практически любых типов, но особое внимание надо обратить на качество сдвоенного переменного резистора R2, R4. Автор применил довольно крупный прецизионный резистор от какой-то устаревшей аппаратуры, но подойдут и сдвоенные резисторы от регуляторов громкости или тембра стереоусилителей. Стабилитрон VD1 - любой маломощный, на напряжение стабилизации6,8...9 В .
При налаживании надо обратить внимание на плавность возникновения генерации примерно в среднем положении движка под-строечного резистора R8. При слишком малом его сопротивлении генерация может прекращаться в некоторых положениях ручки установки частоты, а при слишком большом может наблюдаться искажение синусоидальной формы сигнала - ограничение. Следует также измерить напряжение на коллекторе транзистора VT2, оно должно равняться примерно половине напряжения стабилизированного питания. При необходимости подбирают резистор R6 и, в крайнем случае, тип и экземпляр транзистора YT1. В ряде случаев помогает включение последовательно с лампой накаливания VL1 электролитического конденсатора емкостью не менее100 мкФ («плюсом» к истоку транзистора). В заключение резистором R10 выставляют на выходе амплитуду сигнала1 В и градуируют шкалу частоты с помощью цифрового частотомера. Она общая для всех диапазонов.
Особенностью данной схемы звукового генератора является та, что вней все построено на микроконтроллере ATtiny861 и SD карта памяти. Микроконтроллер Tiny861 ссостоит из двух ШИМ-генераторов и благодаря этому способен генерировать качественный звук, а кроме того способен управлять генератором внешними сигналами. Этот генератор звуковых частот можно использовать для проверки звучания высококачественной динамиков или в простых радиолюбительских самоделках типа электронного звонка.
Генератор звуковых частот схема на таймере |
Генератор звуковых частот построен на популярной микросхеме таймере KP1006ВИ1 (почти по стандартной схеме. Частота выходного сигнала около 1000 Гц. Ее можно в большом диапазоне корректировать регулированием номиналов радиокомпонентов С2 и R2. Выходную часто-ту в этой конструкции рассчитывают по формуле:
F = 1,44/(R 1 +2×R 2)×C 2
Выход микросхемы не способен обеспечить большую мощность, поэтому на полевом транзисторе выполнен усилитель мощности.
Генератор звуковых частот на микросхеме и полевом ключе
Оксидный конденсатор С1 предназначен для сглаживания пульсаций блока питания. Емкость СЗ, подключённый к пятому выводу таймера используется для защиты от помех вывода управляющего напряжения.
Подойдет любой стабилизированный, с выходным напряжением от 9 до 15 вольт и током 10 А.
Окружающий нас мир полон звуков. В городе это, в основном, звуки, связанные с развитием техники. Природа дарит нам более приятные ощущения - пение птиц, шум морского прибоя, потрескивание костра в туристском походе. Часто некоторые из этих звуков нужно воспроизвести искусственно - имитировать, просто из желания, или же исходя из нужд вашего кружка технического моделирования, или при постановке спектакля в драмкружке. Рассмотрим описания нескольких имитаторов звуков.
Имитатор звука прерывистой сирены |
Начнем с самой простой конструкции, это простой имитатор звука сирены. Встречаются сирены однотональные, издающие звук одной тональности, прерывистые, когда звук плавно нарастает или спадает, а затем прерывается либо становится однотональным, и двухтональные, в которых тональность звука периодически изменяется скачком.
На транзисторах VT1 и VT2 собран генератор по схеме несимметричного мультивибратора. Простота схемы генератора объясняется использованием транзисторов разной структуры, что позволило обойтись без многих деталей, необходимых для постройки мультивибратора на транзисторах одинаковой структуры.
Имитатор звука сирены- схема на двух транзисторах
Колебания генератора, а значит, звук в динамической головке, появляются из-за положительной обратной связи между коллектором транзистора VT2 и базой VT1 через конденсатор С2. От емкости этого конденсатора зависит тональность звука.
При подаче выключателем SA1 напряжения питания на генератор звука в головке еще не будет, поскольку на базе транзистора VT1 нет напряжения смещения. Мультивибратор находится в ждущем режиме.
Как только нажимают кнопку SB1, начинает заряжаться конденсатор С1 (через резистор R1). Напряжение смещения на базе транзистора VT1 начинает возрастать, и при определенном его значении транзистор открывается. В динамической головке раздается звук нужной тональности. Но напряжение смещения возрастает, и тональность звука плавно изменяется до тех пор, пока конденсатор полностью не зарядится. Продолжительность этого процесса равна 3...5 с и зависит от емкости конденсатора и сопротивления резистора R1.
Стоит отпустить кнопку - и конденсатор начнет разряжаться через резисторы R2, R3 и эмиттерный переход транзистора VT1. Тональность звука плавно изменяется, и при определенном напряжении смещения на базе транзистора VT1 звук исчезает. Мультивибратор возвращается в ждущий режим. Продолжительность разрядки конденсатора зависит от его емкости, сопротивления резисторов R2, R3 и эмиттерного перехода транзистора. Она подобрана такой, что, как и в первом случае, тональность звука изменяется в течение 3...5 с.
Кроме указанных на схеме, в имитаторе можно использовать другие маломощные кремниевые транзисторы соответствующей структуры со статическим коэффициентом передачи тока не менее 50. В крайнем случае подойдут и германиевые транзисторы - на месте VT1 могут работать МП37А, МП101, а вместо VT2 - МП42А, МП42Б с возможно большим статическим коэффициентом передачи. Конденсатор С1 - К50-6, С2 - МБМ, резисторы - МЛТ-0,25 или МЛТ-0,125. Динамическая головка - мощностью 0,Г...1 Вт со звуковой катушкой сопротивлением 6... 10 Ом (например, головка 0.25ГД-19, 0.5ГД-37, 1ГД-39). Источник питания - батарея «Крона» либо две последовательно соединенные батареи 3336. Выключатель питания и кнопка - любой конструкции.
В ждущем режиме имитатор потребляет небольшой ток - он зависит в основном от обратного тока коллектора транзисторов. Поэтому контакты выключателя могут быть замкнуты длительное время, что необходимо, скажем, при использовании имитатора в качестве квартирного звонка. Когда же замыкаются контакты кнопки SB1, потребляемый ток возрастает примерно до 40 мА.
Взглянув на схему этого имитатора, нетрудно заметить уже знакомый узел - генератор, собранный на транзисторах VT3 и VT4. По такой схеме был собран предыдущий имитатор. Только в данном случае мультивибратор работает не в ждущем, а в обычном режиме. Для этого на базу первого транзистора (VT3) подано напряжение смещения с делителя R6R7. Заметьте, что транзисторы VT3 и VT4 поменялись местами по сравнению с предыдущей схемой из-за изменения полярности напряжения питания.
Итак, на транзисторах VT3 и VT4 собран генератор тона, задающий первую тональность звука. На транзисторах же VT1 и VT2 выполнен симметричный мультивибратор, благодаря которому получится вторая тональность звука.
Происходит это так. Во время работы мультивибратора напряжение на коллекторе транзистора VT2 либо есть (когда транзистор закрыт), либо пропадает почти полностью (при открывании транзистора). Длительность каждого состояния одинакова - примерно 2 с (т. е. частота следования импульсов мультивибратора составляет 0,5 Гц). В зависимости от состояния транзистора VT2 резистор R5 шунтирует либо резистор R6 (через последовательно соединенный с резистором R5 резистор R4), либо R7 (через участок коллектор-эмиттер транзистора VT2). Напряжение смещения на базе транзистора VT3 изменяется скачком, поэтому из динамической головки раздается звук то одной, то другой тональности.
Какова роль конденсаторов С2, СЗ? Они позволяют избавиться от влияния генератора тона на мультивибратор. При их отсутствии звук будет несколько искаженным. Включены же конденсаторы встречно-последовательно потому, что полярность сигнала между коллекторами транзисторов VT1 и VT2 периодически изменяется. Обычный оксидный конденсатор в таких условиях работает хуже, чем так называемый неполярный, для которого полярность напряжения на выводах не имеет значения. При включении двух полярных оксидных конденсаторов указанным способом образуется аналог неполярного конденсатора. Правда, общая емкость конденсатора становится вдвое меньше, чем каждого из них (конечно, при одинаковой их емкости).
Имитатор звука сирены на четырех транзисторах
В этом имитаторе могут быть использованы детали таких же типов, что и в предыдущем, в том числе и источник питания. Для подачи напряжения питания подойдет как обычный выключатель с фиксацией положения, так и кнопочный, если имитатор будет работать в качестве квартирного звонка.
Часть деталей смонтирована на печатной плате (рис. 29) из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Монтаж может быть и навесным, выполненным обычным способом - с использованием монтажных стоек для подпайки выводов деталей. Плату размещают в подходящем корпусе, в котором устанавливают динамическую головку и источник питания. Выключатель размещают на передней стенке корпуса или крепят вблизи входной двери (если там уже есть звонковая кнопка, ее выводы соединяют проводниками в изоляции с соответствующими цепями имитатора).
Как правило, смонтированный без ошибок имитатор начинает работать сразу. Но при необходимости его нетрудно подрегулировать для получения более приятного звучания. Так, тональность звука можно несколько понизить увеличением емкости конденсатора С5 или повысить уменьшением ее. Диапазон изменения тональности зависит от сопротивления резистора R5. Продолжительность звука той или иной тональности можно изменить подбором конденсаторов С1 или С4.
Так можно сказать про следующий имитатор звука, если послушать его звучание. И действительно, издаваемые динамической головкой звуки напоминают выхлопы, характерные для двигателя автомобиля, трактора или тепловоза. Если модели этих машин оснастить предлагаемым имитатором, они сразу оживут.
По схеме имитатор работы двигателя несколько напоминает однотональную сирену. Но динамическая головка в коллекторную цепь транзистора VT2 включена через выходной трансформатор Т1, а напряжения смещения и обратной связи поступают на базу транзистора VT1 через переменный резистор R1. Для постоянного тока он включен переменным резистором, а для обратной связи, образуемой конденсатором, - делителем напряжения (потенциометром). При перемещении движка резистора изменяется частота генератора: когда движок перемещают вниз по схеме, частота возрастает, и наоборот. Поэтому переменный резистор можно считать акселератором, изменяющим частоту вращения вала «двигателя», а значит, частоту звуковых выхлопов.
Имитатор звука двигателя- схема на двух транзисторах
Для имитатора подойдут транзисторы КТ306, КТ312, КТ315 (VT1) и КТ208, КТ209, КТ361 (VT2) с любыми буквенными индексами. Переменный резистор - СП-I, СПО-0,5 или любой другой, возможно меньших габаритов, постоянный - МЛТ-0,25, конденсатор - К50-6, К50-3 или другой оксидный, емкостью 15 или 20 мкФ на номинальное напряжение не ниже 6 В. Выходной трансформатор и динамическая головка - от любого малогабаритного («карманного») транзисторного приемника. В качестве обмотки I используется одна половина первичной обмотки. Источник питания - батарея 3336 или три элемента напряжением 1,5 В, соединенные последовательно.
В зависимости от того, где будете использовать имитатор, определите размеры платы и корпуса (если имитатор предполагаете установить не на модели).
Если при включении имитатора он будет работать неустойчиво или звук вообще отсутствует, поменяйте местами выводы конденсатора С1 - плюсовым выводом к коллектору транзистора VT2. Подбором этого конденсатора можете установить нужные пределы изменения числа оборотов «двигателя».
Кап... кап... кап... - доносятся звуки с улицы, когда идет дождь или весной падают с крыши капли тающего снега. Эти звуки на многих людей действуют успокаивающе, а по отзывам некоторых, даже помогают засыпать. Ну что ж, возможно, вам понадобится такой имитатор и для фонограммы в вашем школьном драмкружке. На постройку имитатора уйдет лишь с десяток деталей.
На транзисторах выполнен симметричный мультивибратор, нагрузками плеч которого являются высокоомные динамические головки ВА1 и ВА2 - из них раздаются звуки «капели». Наиболее приятный ритм «капели» устанавливают переменным резистором R2.
Имитатор звука капель - схема на двух транзисторах
Для надежного «запуска» мультивибратора при сравнительно малом напряжении питания желательно использовать транзисторы (они могут быть серий МП39 - МП42) с возможно большим статическим коэффициентом передачи тока. Динамические головки должны быть мощностью 0,1 - 1 Вт со звуковой катушкой сопротивлением 50 - 100 Ом (например, 0.1ГД-9). Если такой головки не окажется, можно использовать капсюли ДЭМ-4м или аналогичные, обладающие указанным сопротивлением. Более высокоомные капсюли (например, от головных телефонов ТОН-1) не обеспечат нужной громкости звука. Остальные детали могут быть любого типа. Источник питания - батарея 3336.
Детали имитатора можно разместить в любой шкатулке и укрепить на ее передней стенке динамические головки (или капсюли), переменный резистор и выключатель питания.
При проверке и налаживании имитатора можно изменять его звучание подбором в широких пределах постоянных резисторов и конденсаторов. Если в этом случае понадобится значительное увеличение сопротивлений резисторов R1 и R3, желательно установить переменный резистор с большим сопротивлением - 2,2; 3,3; 4,7 кОм, чтобы обеспечить сравнительно широкий диапазон регулирования частоты «капели».
Имитатор звука подскакивающего шарика схема |
Хотите послушать, как подскакивает стальной шарик от шарикоподшипника на стальной или чугунной плите? Тогда соберите имитатор по схеме, приведенной на рис. 32. Это вариант несимметричного мультивибратора, примененного, например, в сирене. Но в отличие от сирены, в предлагаемом мультивибраторе нет цепей регулировки частоты следования импульсов. Как работает имитатор? Стоит нажать (кратковременно) кнопку SB1 - и конденсатор С1 зарядится до напряжения источника питания. После отпускания кнопки конденсатор станет источником, питающим мультивибратор. Пока напряжение на нем большое, громкость «ударов» «шарика», воспроизводимых динамической головкой ВА1, значительна, а паузы сравнительно продолжительные.
Имитатор звука подскакивающего шарика- схемы на транзисторах
Постепенно, по мере разрядки конденсатора С1, будет изменяться и характер звука - громкость «ударов» начнет снижаться, а паузы уменьшаться. В заключение послышится характерный металлический дребезг, после чего звук прекратится (когда напряжение на конденсаторе С1 станет ниже порога открывания транзисторов).
Транзистор VT1 может быть любой из серий МП21, МП25, МП26, a VT2 - любой из серий КТ301, КТ312, КТ315. Конденсатор С1 - К.50-6, С2 - МБМ. Динамическая головка - 1ГД-4, но подойдет другая, с хорошей подвижностью диффузора и возможно большей его площадью. Источник питания - две батареи 3336 или шесть элементов 343, 373, соединенных последовательно.
Детали можно смонтировать внутри корпуса имитатора, подпаяв их выводы к выводам кнопки и динамической головки. Батареи или элементы прикрепляют к дну или стенкам корпуса металлической скобкой.
При налаживании имитатора добиваются наиболее характерного звука. Для этого подбирают конденсатор С1 (он определяет общую продолжительность звучания) в пределах 100... 200 мкФ или С2 (от него зависит длительность пауз между «ударами») в пределах 0,1...0,5 мкФ. Иногда в этих же целях полезно подобрать транзистор VT1 - ведь работа имитатора зависит от его начального (обратного) тока коллектора и статического коэффициента передачи тока.
Имитатор можно использовать в качестве квартирного звонка, если увеличить громкость его звучания. Наиболее просто это сделать, добавив в устройство два конденсатора - СЗ и С4 (рис. 33). Первым из них непосредственно увеличивают громкость звука, а вторым избавляются от появляющегося иногда эффекта перепада тона. Правда, при такой доработке не всегда сохраняется «металлический» звуковой оттенок, характерный для настоящего подскакивающего шарика.
Транзистор VT3 может быть любой из серии ГТ402, резистор R1 - МЛТ-0,25 сопротивлением 22...36 Ом. На месте VT3 могут работать транзисторы серий МП20, МП21, МП25, МП26, МП39 - МП42, но громкость звука будет несколько слабее, хотя и значительно больше, чем в исходном имитаторе.
Имитатор звука морского прибоя схема |
Подключив небольшую приставку к усилителю радиоприемника, магнитофона или телевизора, вы сможете получить звуки, напоминающие шум морского прибоя.
Схема такой приставки-имитатора приведена на рис. 35. Она состоит из нескольких узлов, но главный из них - генератор шума. Его основу составляет кремниевый стабилитрон VD1. Дело в том, что при подаче на стабилитрон через балластный резистор с большим сопротивлением постоянного напряжения, превышающего напряжение стабилизации, стабилитрон начинает «пробиваться» - его сопротивление резко падает. Но благодаря незначительному току, протекающему через стабилитрон, такой «пробой» никакого вреда ему не причиняет. В то же время стабилитрон как бы переходит в режим генерации шума, появляется так называемый «дробовой эффект» его р-n перехода, и на выводах стабилитрона можно наблюдать (конечно, с помощью чувствительного осциллографа) хаотический сигнал, состоящий из случайных колебаний, частоты которых лежат в широком диапазоне.
Вот в таком режиме и работает стабилитрон приставки. Балластный резистор, о котором упоминалось выше, - R1. Конденсатор С1 совместно с балластным резистором и стабилитроном обеспечивает получение сигнала определенной полосы частот, схожего со звуком шума прибоя.
Имитатор звука морского прибоя схема на двух транзисторах
Конечно, амплитуда шумового сигнала слишком мала, чтобы подать его сразу на усилитель радиоустройства. Поэтому сигнал усиливается каскадом на транзисторе VT1, и с его нагрузки (резистор R2) поступает на эмиттерный повторитель, выполненный на транзисторе VT2, он позволяет устранить влияние последующих каскадов приставки на работу шумового генератора.
С нагрузки эмиттерного повторителя (резистор R3) сигнал подается на каскад с переменным коэффициентом усиления, собранный на транзисторе VT3. Такой каскад нужен для того, чтобы можно было изменять амплитуду шумового сигнала, подаваемого на усилитель, и тем самым имитировать нарастание или спад громкости «прибоя».
Для осуществления такой задачи в эмиттерную цепь транзистора VT3 включен транзистор VT4, на базу которого поступает через резистор R7 и интегрирующую цепочку R8C5 сигнал с генератора управляющего напряжения - симметричного мультивибратора на транзисторах VT5, VT6. При этом периодически изменяется сопротивление участка коллектор-эмиттер транзистора VT4, что вызывает соответствующее изменение коэффициента усиления каскада на транзисторе VT3. В итоге шумовой сигнал на выходе каскада (на резисторе R6) будет периодически нарастать и спадать. Этот сигнал поступает через конденсатор СЗ на разъем XS1, который соединяют во время работы приставки со входом используемого усилителя.
Длительность импульсов и частоту повторения мультивибратора можно изменять резисторами R10 и R11. Совместно с резистором R8 и конденсатором С4 они определяют длительность нарастания и спада управляющего напряжения, поступающего на базу транзистора VT4.
Все транзисторы могут быть одинаковые, серии КТ315 с возможно большим коэффициентом передачи тока. Резисторы - МЛТ-0,25 (можно и МЛТ-0,125); конденсаторы Cl, C2 - К50-3; СЗ, С5 - С7 - К.50-6; С4 - МБМ. Подойдут конденсаторы других типов, но они должны быть рассчитаны на номинальное напряжение не ниже указанного на схеме.
Почти все детали монтируют на монтажной плате (рис. 36) из фольгированного материала. Размещают плату в корпусе подходящих габаритов. На боковой стенке корпуса укрепляют разъем XS1 и зажимы ХТ1, ХТ2.
Питают приставку от любого источника постоянного тока со стабилизированным и регулируемым выходным напряжением (от 22 до 27 В).
Налаживать приставку, как правило, не требуется. Она начинает работать сразу после подачи питания. Проверить работу приставки нетрудно с помощью высокоомных головных телефонов ТОН-1, ТОН-2 или других аналогичных, включенных в гнезда разъема XS1 «Выход».
Характер звучания «прибоя» изменяют (если это необходимо) подбором напряжения питания, резисторов R4, R6, а также шунтированием гнезд разъема XS1 конденсатором С7 емкостью 1000...3000 пФ.
А вот другой такой имитатор звука, собранный по несколько иной схеме. В нем есть усилитель звуковой частоты и источник питания, поэтому этот имитатор можно считать законченной конструкцией.
Собственно генератор шума собран на транзисторе VT1 по так называемой схеме сверхрегенератора. В работе сверхрегенератора разобраться не очень просто, поэтому рассматривать ее не будем. Уясните лишь, что это такой генератор, в котором возбуждение колебаний происходит благодаря положительной обратной связи между выходом и входом каскада. В данном случае эта связь осуществляется через емкостной делитель С5С4. Кроме того, сверхрегенератор возбуждается не постоянно, а вспышками, причем момент появления вспышек случаен. В результате на выходе генератора появляется сигнал, который прослушивается как шум. Этот сигнал нередко называют «белым шумом».
Имитатор звука морского прибоя более сложный вариант схемы
Режим работы сверхрегенератора по постоянному току задается резисторами Rl, R2, R4. Дроссель L1 и конденсатор С6 не влияют на режим работы каскада, но защищают цепи питания от проникновения в них шумового сигнала.
Контур L2C7 определяет полосу частот «белого шума» и позволяет получить наибольшую амплитуду выделяемых «шумовых» колебаний. Далее они поступают через фильтр нижних частот R5C10 и конденсатор С9 на усилительный каскад, собранный на транзисторе VT2. Питающее напряжение на этот каскад подается не непосредственно с источника GB1, а через каскад, собранный на транзисторе VT3. Это электронный ключ, периодически открывающийся импульсами, поступающими на базу транзистора с мультивибратора, собранного на транзисторах VT4, VT5. В периоды, когда транзистор VT4 закрыт, VT3 открывается, и конденсатор С12 заряжается от источника GB1 через участок коллектор-эмиттер транзистора VT3 и подстроечный резистор R9. Этот конденсатор является своеобразным аккумулятором, питающим усилительный каскад. Как только транзистор VT4 открывается, VT3 закрывается, конденсатор С12 разряжается через подстроечный резистор R11 и коллекторно-эмиттерную цепь транзистора VT2.
В итоге на коллекторе транзистора VT2 будет шумовой сигнал, модулированный по амплитуде, т. е. периодически нарастающий и спадающий. Длительность нарастания зависит от емкости конденсатора С12 и сопротивления резистора R9, а спада - от емкости указанного конденсатора и сопротивления резистора R11.
Через конденсатор СП модулированный шумовой сигнал поступает на усилитель звуковой частоты, выполненный на транзисторах VT6 - VT8. На входе усилителя стоит переменный резистор R17 - регулятор громкости. С его движка сигнал подается на первый каскад усилителя, собранный на транзисторе VT6. Это усилитель напряжения. С нагрузки каскада (резистор R18) сигнал поступает через конденсатор С16 на выходной каскад - усилитель мощности, выполненный на транзисторах VT7, VT8. В цепь коллектора транзистора VT8 включена нагрузка - динамическая головка ВА1. Из нее и слышен звук «морского прибоя». Конденсатор С17 ослабляет высокочастотные, «свистящие» составляющие сигнала, что несколько смягчает тембр звучания.
О деталях имитатора. Вместо транзистора КТ315В (VT1) можно использовать другие транзисторы серии КТ315 либо транзистор ГТ311 с любым буквенным индексом. Остальные транзисторы могут быть любые из серий МП39 - МП42, но с возможно большим коэффициентом передачи тока. Для получения большей выходной мощности транзистор VT8 желательно применить серий МП25, МП26.
Дроссель L1 может быть готовый, типа Д-0,1 или другой.
Индуктивностью 30... 100 мкГн. Если его нет, нужно взять стержневой сердечник диаметром 2,8 и длиной 12 мм из феррита 400НН или 600НН и намотать на нем виток к витку 15...20 витков рровода ПЭВ-1 0,2...0,4. Желательно измерить на образцовом приборе полученную индуктивность дросселя и при необходимости Подобрать ее в нужных пределах уменьшением или увеличением числа витков.
Катушку L2 наматывают на каркасе диаметром 4 и длиной 12... 15 мм из любого изоляционного материала проводом ПЭВ-1 6,3 - 24 витка с отводом от середины.
Постоянные резисторы - МЛТ-0,25 или МЛТ-0,125, под-строечные - СПЗ-16, переменный - СПЗ-Зв (он с выключателем литания SA1). Оксидные конденсаторы - К50-6; С17 - МБМ; остальные - КМ, К10-7 или другие малогабаритные. Динамическая головка - мощностью 0,1 - I Вт с возможно большим сопротивлением звуковой катушки (чтобы не перегревался транзистор VT8). Источник питания - две последовательно соединенные батареи 3336, но лучшие результаты по продолжительности работы получатся с шестью элементами 373, соединенными аналогично. Пригоден, конечно, вариант питания от маломощного выпрямителя с постоянным напряжением 6...9 В.
Детали имитатора монтируют на плате (рис. 38) из фольгиро-ванного материала толщиной 1...2 мм. Плату устанавливают в корпус, на лицевой стенке которого крепят динамическую головку, а внутри размещают источник питания. Размеры корпуса во многом зависят от габаритов источника питания. Если имитатор будет использоваться только для демонстрации звука морского прибоя, источником питания может быть батарея «Крона» - тогда размеры корпуса резко уменьшатся, и имитатор удастся смонтировать в корпусе от малогабаритного транзисторного радиоприемника.
Налаживают имитатор так. Отключают резистор R8 от конденсатора С12 и подключают к минусовому проводу питания. Установив максимальную громкость звука, подбирают резистор R1 до получения характерного шума («белого шума») в динамической головке. Затем восстанавливают соединение резистора R8 с конденсатором С12 и прослушивают звук в динамической головке. Перемещением движка подстроечного резистора R14 подбирают наиболее достоверную и приятную на слух частоту следования «морских волн». Далее перемещением движка резистора R9 устанавливают продолжительность нарастания «волны», а перемещением движка резистора R11 - продолжительность ее спада.
Чтобы получить большую громкость «морского прибоя», нужно соединить крайние выводы переменного резистора R17 со входом мощного усилителя звуковой частоты. Лучшего впечатления можно добиться при использовании стереофонического усилителя с выносными акустическими системами, работающего в режиме воспроизведения монофонического сигнала.
Имитатор звука шума дождя простая схема |
Если вы хотите послушать благотворное влияние мерного шума дождя, леса или морского прибоя. Такие звуки расслабляют и успокаивают.
Имитатор звука шума дождя- схема на операционном усилителе и счетчике
Генератор шума дождя выполнен на микросхеме TL062, которая имеет в своем составе два операционных усилителя. Затем сгенерированный звук, усиливается транзистором VT2 и поступает на динамик SP. Для большего соответствия ВЧ звукового спектра отсекается емкостью C8, которая управляется полевым транзистором VT1 работающим по сути как переменное сопротивление. Таким образом, получаем автоматический контроль тональности иммитатора.
На счетчике CD4060 выполнен таймер с тремя временными задержками выключения: 15, 30 и 60 минут. Транзистор VT3 используется в роли выключателя питания генератора. Изменяя значения сопротивления R16 или емкости C10 получаем различные временные интервалы в работе таймера. Изменяя номинал резистора R9 от 47к до 150к можно изменить громкость динамика.
