Generator sygnału sinusoidalnego audio

Schemat ideowy generatora pokazano na rysunku 1. Jego „sercem” jest scalony filtr cyfrowy U3 typu MAX297, który jest odpowiedzialny za filtrowanie prostokątnego sygnału wejściowego FI (U3-8), dzięki któremu na wyjściu OPO (U3-3) otrzymujemy przebieg sinusoidalny. Do poprawnej pracy układ wymaga przebiegu zegarowego – w modelu jest to FN o częstotliwości 64×FI. Do generowania sygnału FN służy miniaturowy timer U1 typu MIC1557. W zależności od doboru elementów R1/C1 oraz FSEL jest możliwe pokrycie całego pasma akustycznego.

Układ U2 pełni funkcję dzielnika przez 64 dla uzyskania sygnału FI. Rezystory R3 i R4 dopasowują poziom sygnału dla zapewnienia poprawnej pracy U3. Filtr MAX297 wymaga zasilania symetrycznego ±5 V. Do uzyskania napięcia ujemnego służy pompa ładunkowa U4 typu ICL7660.

Wadą filtru cyfrowego z przełączanymi pojemnościami jest przenikanie sygnału zegarowego do sygnału wyjściowego. Układ U3 ma wbudowany wzmacniacz operacyjny, którego można użyć dla zbudowania dodatkowego, analogowego filtra sygnału (kondensatory C6 i C7, rezystory R6 i R7). Dzięki temu harmoniczne są na poziomie THD+N<1%.

Przebieg sinusoidalny FSIN oraz prostokątny FSQ (po wyrównaniu amplitudy rezystorami R10 i R11) doprowadzone są do przełącznika FN wybierającego kształt przebiegu wyjściowego. Stąd poprzez potencjometr ustalający poziom LEV do bufora U2 typu AD8605. Układ jest zasilany z gniazda USB (5 V/100 mA). Sygnał wyjściowy jest dostępny w gnieździe RCA – OUT.

Generator zmontowano na niewielkiej płytce drukowanej. Montaż nie wymaga opisu. Rozmieszczenie elementów przedstawia rysunek 2. Gotowy generator nie wymaga uruchamiania. W zależności od potrzebnej częstotliwości wyjściowej, konieczny jest dobór elementów R1/C1 oraz FSEL. Należy pamiętać, że generowana przez U1 częstotliwość musi być 64× większa od częstotliwości wyjściowej. Częstotliwość generowanego przebiegu jest określona wzorem f=0,7/R1×C1 (dla f<1 MHz). Szybki dobór umożliwia nomogram pokazany na rysunku 3. Jeżeli generator ma pelnić rolę podrecznego źródła, można pozostać przy potencjometrach montażowych i ograniczeniu zakresu prestrajania poprzez odpowiedni dobór elementów R1, Fsel, C1. Układ może jednak zostać dopasowany do przestrajania w pełnym zakresie akustycznym za pomocą potencjometru FSEL. Najwygodniej w tym celu użyć typowych potencjometrów 16 mm połączonych przewodami z wyprowadzeniami Fsel, Lev na płytce drukowanej. Przestrajanie U1 ma charakter nieliniowy i w praktyce najlepiej sprawdza się potencjometr o charakterystyce RevLog „C” lub przełącznik z odpowiednio dobranymi rezystorami. Dla wartości R1 z zakresy 750…910 V, Fsel=1 MV „C” i C1=330 pF jest możliwe przestrojenie generatora w zakresie 20 Hz…20 kHz. Potencjometr 1 MV „C” jest dostępny w sklepach z artykułami elektronicznymi DIY dla gitarzystów. W przypadku trudności z nabyciem, można bez problemu zastosować 1 MV o charakterystyce logarytmicznej, ale regulacja będzie odwrócona: od częstotliwości maksymalnej do minimalnej. W modelu zakres częstotliwości ograniczono do 375 Hz…5,5 kHz, co odpowiada Fsel=50 kV, R1=5,1 kV, C1=330 pF.

Adam Tatuś, EP