Журнал РАДИОЛОЦМАН, апрель 2014
Обыкновенная звуковая карта персонального компьютера может использоваться в качестве функционального генератора, формирующего импульсы синусоидальной, прямоугольной, треугольной или иной формы. Однако размах ее выходного сигнала ограничен узкими рамками шин питания, а в симметричное относительно нуля выходное напряжение нельзя добавить постоянное смещение. Предлагаемая схема позволяет устранить эти недостатки с помощью второго канала звуковой карты, формирующего вспомогательный сигнал ШИМ, который фильтруется, а затем замешивается в основной сигнал, смещая его на заданный уровень.
Звуковая карта персонального компьютера (ПК) может служить основой для легкодоступного генератора сигналов, позволяющего тестировать электронные схемы. Однако практическая применимость таких генераторов ограничена тем, что их выходной сигнал связан по переменному току и ограничен диапазоном ±2 В.
Предлагаемая здесь схема использует возможности, предоставляемые наличием двух каналов звуковой карты. В одном канале формируются импульсы синусоидальной, прямоугольной или треугольной формы фиксированного уровня, а в другом – сигнал ШИМ частотой 441 Гц. Размах импульсов ШИМ поднимается до ±8 В, затем импульсы усредняются и суммируются с напряжением первого канала, добавляя, таким образом, постоянное смещение, уровень которого регулируется коэффициентом заполнения ШИМ.
Схема обеспечивает на выходе генератора сигналов постоянное смещение с типичным значением ±5 В (Рисунок 1). Схема питается от источника +5 В, напряжение которого конвертируется популярным емкостным преобразователем U1 в напряжения с уровнями порядка ±8 В и используется для питания сдвоенного операционного усилителя (ОУ) U2.
 |
|
| Рисунок 1. | Используя второй канал стандартной звуковой карты ПК, с помощью отфильтрованного сигнала ШИМ можно обеспечить регулируемое постоянное смещение сигнала. Эта схема позволяет преодолеть ограничения, присущие основанным на таких картах дешевым звуковым генераторам. |
Пассивные фильтры L1, C3 и L2, C8 сглаживают пульсации на выходах V+ и V– микросхемы U1. Сигнал ШИМ частотой 441 Гц левого канала звуковой карты ограничивается по уровню цепью C10, D1 и через базовый резистор R8 управляет транзистором Q1. В результате на коллекторе Q1 формируются прямоугольные импульсы TTL уровня, которые поступают на вход T2IN микросхемы U1.
Импульсы ШИМ с выхода T2OUT, имеющие теперь размах ±8 В, усредняются фильтром R5, C11 и буферизуются микросхемой U2B, на выходе которой образуется постоянное напряжение, зависящее от коэффициента заполнения ШИМ. Это напряжение суммируется микросхемой U2A с синусоидальным, прямоугольным или треугольным сигналом правого канала звуковой карты и является выходным сигналом генератора.
RC-цепочка C9, R4 образует фильтр нижних частот, сглаживающий квантованный сигнал, сгенерированный звуковой картой. При указанных на схеме номиналах компонентов напряжение правого канала усиливается примерно в 5.5 раз, а типичное постоянное смещение равно ±5 В.
 |
|
| Рисунок 2. | Формы основных сигналов схемы: синусоидальное напряжение на выходе одного канала звуковой карты (в данном случае, биполярный сигнал частотой 1 кГц); сигнал ШИМ с другого выхода звуковой карты; усиленный сигнал ШИМ; сигнал ШИМ после усреднения и фильтрации; выходной синусоидальный сигнал с постоянным смещением. |
Сигнал ШИМ с коэффициентом заполнения 75% на выходе T2OUT усиливается до уровня порядка ±8 В, и после усреднения и буферизации на выводе 7 ОУ U2B превращается в постоянное напряжение, равное примерно 4 В (Рисунок 2). Синусоида 0.5 В усиливается и смещается инвертирующим суммирующим усилителем U2A, становясь выходным сигналом генератора.
 |
|
| Рисунок 3. | Написав код на Visual Basic .NET, можно быстро создать удобный и простой в использовании графический интерфейс для установки основных параметров генератора. |
