Для того, чтобы частота ГУНа изменялась в логарифмическом масштабе на его вход необходимо подать обратно-экспоненциальное напряжение. В предлагаемом устройстве используется естественная экспонента, образующаяся при заряде или разряде простой RC-цепи (рис.1). Для получения управляющего напряжения необходимой формы следует применить устройство, выполняющее математическую операцию y=k/x, в результате чего получается "зеркальное" изображение относительно оси "У" (рис.2 и 3). Выполнение этой операции производится аналоговым перемножителем, включенного соответствующим образом. Полученное напряжение в этом случае очень мало отличается от идеального, практически не зависит от температуры, имеет большой динамический диапазон и определяется параметрами аналогового перемножителя. Схема формирователя обратно-экспоненциального напряжения получается в этом случае очень простой.

Функционально (и конструктивно ) ГКЧ состоит из 2х узлов: ГУНа и блока управления. Принципиальная схема блока управления приведена на рис.4. Формирование экспоненты производится цепью RЗR4.1. На транзисторе VT1 собран ключ, открывающийся сигналом лог."0". В этот момент происходит быстрый заряд C1 до напряжения примерно 10В. Форма напряжения на C1 показана на рис.2. Затем происходит разряд C1 (по экспоненте) через цепочку R3 R4.1. Это напряжение подается на вход перемножителя DA1, выполняющего операцию y=10Z/x. На выходе DА1 напряжение имеет обратно-экспоненциальную форму (рис.3). Зависимость этого напряжения от величины Z приведена на рис.5. В связи с применением в качестве DА1 перемножителя с лазерной подгонкой К525ПСЗ отпадает небходимость в его балансировке, благодаря чему существенно упрощается как схема этого узла, так и его настройка. Напряжение с выхода DA1 (через ключи) подается (в режиме log) на вход компаратора DA4. На другой вход DА4 подано опорное напряжение +10B. При достижении напряжения DА1 порога срабатывания (+10B) компаратор DA4 выдает положительный импульс. Запускается устройство формирования пауз D1.1 и D2.2 (ждущие мультивибраторы), вырабатывается открывающий импульс для ключа VT1, и весь процесс повторяется сначала. На интеграторе DА2 собран генератор пилообразного напряжения. Входной ток DА2 создается резисторами R14 R13 R4.2 R12. Время интеграции задается конденсатором С4. В режиме lin пилообразное напряжение (через ключи) подается на вход компаратора DА4, устройство формирования пауз выдает импульс, открывающий ключ VT3, конденсатор С4 разряжается, и процесс повторяется сначала.

Сигнал, выдаваемый ГУНом, изображен на рис.6. Как уже говорилось, в момент достижения управляющего напряжения порога (+10B), срабатывает компаратор DA4. Положительный импульс DA4 запускает ждущий мультивибратор DD1.1, который вырабатывает сигнал 1й паузы (P1), по истечении времени P1 запускается формирователь 2й паузы (Р2) на триггере DD2.2. Во время действия P1 и Р2 VT1 открыт, через R2 и диоды VD8, VD9. Положительный сигнал P1+P2 подается так же через открытый транзистор VT5 в ГУН для его фиксации. Если ключ S7 разомкнут, то в ГУНе происходит формирование синхроимпульса. Для формирования синхроимпульса служит элемент DD1.2, который запускается после окончания сигнала P1. На время действия синхроимпульса закрывается транзистор VТ5, тем самым снимается и фиксация ГУНа. С делителя R41 R42, которым задается частота заполнения синхроимпульса, сигнал подается через диод VD9 на вход ГУНа.

Формирование подвижной метки производится следующим образом. С резистора R15 снимается некоторое положительное напряжение, которое через повторитель DA3 подается на компаратор DA6. На другой вход компаратора подается управляющее напряжение ГУНа. В момент их равенства срабатывает компаратор DA6, который запускает ждущий мультивибратор DD2.1 (если ключ S6 разомкнут). На время действия этого импульса закорачивается выходной сигнал ГУНа, в сигнале образуется пропуск, начало которого совпадает с моментом переключения DA6. Изменяя потенциал резистором R15 можно перемещать метку по всему полю экрана. Если переключатель S5 перевести в левое (по схеме) положение, то ГУН будет выдавать сигнал с частотой, соответствующей положению метки на экране. При этом будут сформированы так же паузы и синхроимпульс. Если замкнуть ключ S4, то будет выдаваться непрерывный синусоидальный сигнал, частоту которого можно изменять резистором R15. Этот режим очень удобно использовать при разметке шкалы осциллографа. Процессы, происходящие при формировании метки поясняются на рис.7.

Управление девиацией частоты ГУНа в режиме log имеет свои особенности. В этом режиме управляющий сигнал должен быть только обратно-экспоненциальным. Наличие даже небольшой постоянной составляющей в этом сигнале значительно нарушает "логарифмичность" масштаба. Для регулировки верхней частоты обзора используется резистор R24. Нижнюю частоту обзора (в режиме log) можно регулировать только резистором R5. При этом изменяется кривизна обратно-экспоненциального напряжения, как это показано на рис.5. Резистором R29 в режиме log компенсируется небольшая постоянная составляющая на выходе DA1 (порядка ЗОмВ). Резистором R27 можно установить Fн в режиме lin. При замыкании S4 резистором R15 можно произвести ручную перестройку частоты ГУНа в установленных пределах (Fн-Fв), при этом переключатель S5 должен находиться в нижнем (по схеме) положении. Контролируя напряжение на перекидном контакте S5 измерительным прибором (внешним), можно судить о частоте ГУНа, так как последний является преобразователем напряжение-частота.

Принципиальная схема ГУНа приведена на рис.8. Входной сигнал управления подается на повторитель DA1, с выхода которого он подается также на инвертор DA2. Формирование треугольного напряжения производится следующим образом. Когда ключ VT1 разомкнут, на вход интегратора DАЗ воздействует вытекающий из DA3 (через резистор R8) ток. Начинается интегрирование в положительную сторону. Когда это напряжение достигнет порога срабатывания компаратора DA4, то включается ключ VT1 и формируется втекающий ток (через VT1 и R9) равный 2I. В результате на интегратор воздействует их разность, и под влиянием втекающего тока I начинается интегрирование в отрицательную сторону. Такое схемное решение значительно повысило верхнюю рабочую частоту ГУНа (до 200...ЗООкГц), которая определяется только быстродействием компаратора А4.

Генератор полезно дополнить аттенюатором (рис.9). Вход и выход такого аттенюатора равнозначны, то есть их можно менять местами. Входное и выходное сопротивления постоянны и зависят от величины выбранных резисторов. При указанных номиналах каждая ступень дает затухание 10дБ, входное (выходное) сопротивление 420 Ом. Такой аттенюатор можно наращивать или укорачивать, в зависимости от нужного количества ступеней.

Конструктивно ГКЧ выполнен в виде 2х отдельных печатных плат (блока управления и ГУНа), помещенных в небольшой корпус. Для питания всего устройства применяются 2 стабилизатора, выполненные на микросхемах KP142EH8B. На передней панели находятся органы управления и выходное гнездо. На задней стенке расположен разъем, куда выведены сигналы контроля и управления осциллографом. Все переключатели - с независимой фиксацией (например П2К). Резистор R5 (рис.4) выводится на переднюю панель. В качестве резистора R15 целесообразно применить 2 резистора (или один сдвоенный, но с раздельными осями) с тем, чтобы можно было регулировать положение метки грубо и плавно. В качестве R2 и R7 (рис.8) необходимо применить многооборотные резисторы СП5-2. Остальные подстроечные резисторы - обычные.

Настройку блока управления начинают с проверки режима lin. Для этого замыкают S3 и проверяют работу узла DA2. На выходе должно быть линейно-нарасающее пилообразное напряжение с амплитудой 10B, частота которого регулируется с помощью R4.2. Движок резистора R13 должен быть в среднем положении. При замыкании ключа S1 частота пилы должна снизиться примерно в 5 раз. Проверяется напряжение пилы на выходе DA5. Амплитуда пилы должна регулироваться резистором R24, а начальное положение - R27. Далее производится настройка узла DА1. Для этого замыкается ключ S2, a S3 и S4 размыкаются. Резистором R6 добиваются появления обратной экспоненты (в дальнейшем слово "обратная" для краткости будет опускаться) на выходе DA1. При некотором положении R6 экспонента уходит в отрицательную область, как это показано на рис.5 пунктиром. С прогревом кривизна экспоненты несколько изменяется. При "холодном" включении она может уйти сразу в отрицательную область, поэтому необходим некоторый прогрев (в течение 15...20 мин.). Резистором R6 устанавливают максимальную кривизну экспоненты, при нижнем (по схеме) положении движка R5, следя при этом, чтобы она не заходила в отрицательную область, и имела начальный потенциал около ЗОмВ. Амплитуда экспоненты должна быть 10В. Частота повторения должна регулироваться резистором R4.1. При замыкании ключа S1 частота экспоненты должна снизиться так же в 5 раз. Затем резистором R4 устанавливается максимальная частота (в режиме log), а резистором R13 устанавливается амплитуда пилы на выходе DA2 равная 10В. Проверяют синхронность работы DA1 и DA2 при различных положениях движка R4. При этом амплитуда на выходе DА2 несколько изменяется (так как в этом случае ведущим является генератор DА1), в пределах +0,2...0,5В. Скорректировать амплитуду на выходе DA2 при R4 =max при необходимости можно путем подключения параллельно R4.2 резистора 0,5...1М0м. Проверяется наличие экспоненты на выходе DА5. Постоянная составляющая экспоненты компенсируется подстроечником R29.

Настройка ГУНа производится следующим образом. Все подстроечные резисторы устанавливаются в среднее положение. На вход DA1 подается регулируемое напряжение (можно взять с выхода DАЗ, рис.4). Устанавливается напряжение около 5B, а на выходе DA3 (рис.8) осциллографом (через делитель 1:10, чтоб не возбудилась микросхема DAЗ) наблюдается напряжение. При исправных деталях должны наблюдаться колебания треугольной формы. Вначале производится симметрирование треугольников в ВЧ области диапазона 20кГц, резистором RЗ, затем входное напряжение снижается почти до "0" и производят симметрирование в НЧ-области резистором R7. Эта операция повторяется несколько раз. Затем, при Uвх=0 резистором R2 добиваются минимальной частоты генерации. При этом потребуется корректировка резистором R7 симметрии треугольников. Затем переключаемся на диапазон 200кГц, и подстроечным конденсатором С4 добиваемся неизменности амплитуды треугольников при перестройке по диапазону. Затем производим настройку узла формирования синуса. Движки R22 и R25 устанавливаются в верхнее (по схеме) положение, а движками R19 и R21 производится установка синусоидального напряжения на резисторе R33. Эту операцию лучше всего проводить с помощью измерителя нелинейных искажений. При определенных навыках эту установку можно произвести и на слух. Если не хватает пределов регулировки R19, то нужный коэффициент усиления (в зависимости от конкретного экземпляра VT4) подбирается резистором R24. Затем регулируются пороги ограничения (R22, R25) с таким рассчетом, чтобы убрались небольшие выбросы на верхушках синусоиды. После регулировки может возникнуть небольшая постоянная составляющая на выходе VT4, которая компенсируется резистором R37. Каскад DA6 в настройке не нуждается. Амплитуду синхроимпульса можно скорректировать резистором R40. Корректировку частоты заполнения синхроимпульса (2...4 кГц) можно произвести резистором R41 (рис.4).

Проверяется совместная работа блоков во всех режимах. На рис.10 показано выходное напряжение ГКЧ при правильно настроенном ГУНе (кривая "а"). Колебания должны начинаться с положительного полупериода. На рис.10б, в показан сигнал при неправильной настройке. В этом случае необходимо скорректировать положение движка R2 ГУНа в режиме lin или R5 (рис.4) в режиме log. В режиме log (при "холодном" включении) может наблюдаться небольшая отрицательная область (рис.10б), которая по мере прогрева перемножителя исчезает.

 При цитировании или использовании этого материала обязательна ссылка на первоисточник!