Functiegenerator voor zelfbouw

functhumb

functhumbDeze keer weer eens iets om te knutselen, mocht je daar bij deze temperaturen zin in hebben. Een eenvoudig te bouwen functiegenerator voor het bereik van 20Hz-200kHz, met blokgolf, sinus en driehoeksspanning uitgang.

 

De functiegenerator maakt gebruik van het IC ICL8038, onder anderen te verkrijgen bij Stuut en Bruin in Den Haag (google anders even: er zijn meer partijen die 'm nog leveren).

Schema

Het frequentiebereik is in vier stappen in te stellen. Er zijn twee outputs beschikbaar: een met een hoog en een met een laag niveau die beiden instelbaar zijn met een niveau-potmeter. Een mooie uitbreiding van het meetinstrumentarium in de shack.

Het signaal wordt opgewekt door IC1. Dit veelzijdige IC heeft zelfs een sweep ingang, maar die wordt hier niet gebruikt. Het IC bevat een interne blokgolf oscillator, waarvan de frequentie bepaald wordt door de condensatoren C1 – C4 en de 10k potmeter. De tolerantie van de condensatoren moet 10% of beter zijn voor de stabiliteit. De blokgolf wordt gedifferentieerd waarmee de driehoeksspanning verkregen wordt, die op zijn beurt weer gefilterd wordt om een sinus te krijgen. Alles wordt gedaan met een minimum aan externe componenten. De kwaliteit van de sinus wordt ingesteld met de twee 100k instelpotmeters.

De schakelaar voor de golfvorm is een 3-standen draaischakelaar, waarvan de centrale poot aan een 10k potmeter zit die het volume voor alle golfvormen regelt. IC2 is een LF351 op-amp die geschakeld is als standaard niet-inverterende buffer, waarmee isolatie tussen de generator en de uitgang verkregen wordt, alsmede wat meer uitgangsvermogen. De 2.2k en 47 ohm weerstanden vormen de uitgangsverzwakker. De hoog-niveau uitgang levert een maximum amplitude van ongeveer 8V top-top in de stand blokgolf. Het maximum voor de driehoek en sinusvormen is respectievelijk 6V en 4V. De laag-niveau uitgang is handig voor het testen van bijvoorbeeld versterkers, waar amplitudes van 20mV tot 50mV gebruikelijk zijn.

Aansluiten

De twee 100k instelpotmeters regelen de vorm van de sinus. Als die correct zijn afgeregeld, is de vervorming minder dan 1%. In het ideale geval moet de sinus daarvoor bekeken worden op een oscilloscoop, maar niet iedereen heeft die. Maar daar is een alternatief voor: Winscope . Dit stukje software gebruikt de geluidskaart van je PC en maakt er een oscilloscoop van. Het kan zelfs als geheugenscoop en spectrum analyzer werken, maar dat werkt allemaal maar tot ongeveer 20KHz. Meer dan genoeg voor deze toepassing, omdat de afregeling op één bereik automatisch voor alle bereiken geldt. Als je Winscope gaat installeren, lees dan de gebruiksaanwijzing en maak een kabel voor je geluidskaart, het best met beide ingangen doorverbonden. Verbind de kabel met de hoog-niveau uitgang van de functiegenereator, zet het uitgangsniveau maximaal, golfvorm op sinus, en schakel het 1k tot 10k bereik in, (de 22nF condensator). Dan moet je ongeveer deze golfvorm te zien krijgen:

Sinus

Hier is een onvervormde sinus weergegeven. Het Winscope display kan een beetje flikkeren, maar dat is normaal omdat de geluidskaart samples moet nemen van het signaal. Met de "hold" knop op winscope krijg je een stabiel beeld. 

Afregeling

Regel eerst de 100k instelpotmeter af die verbonden is met pen 1 van de 8038. Een verkeerde instelling geeft ongeveer het volgende beeld:

Fout1

Regel de instelpot zo af dat de top van de sinus mooi rond is. Regel daarna de andere instelpot af. Als die verkeerd staat, ziet dat er als volgt uit:

Fout2

De twee presets beïnvloeden elkaar, dus om en om afregelen tot je geen verbetering meer ziet. Zodra de sinus een beetje op het plaatje van figuur 2 lijkt, druk je op de FFT knop op winscope. Daarmee start de Fast Fourier transformatie en het display wordt een spectrum analyse van de ingang. Als een pure sinus wordt toegevoerd, staat er maar 1 paaltje: de grondfrequentie van de sinus. Er zijn dan geen harmonischen te zien, zie dit plaatje:

pure spec

Een vervormde sinus bevat even en oneven harmonischen, en hoewel de sinus op het oog mooi kan lijken, zie je dat goed terug op een spectrum analyzer:

Ditortion

Als de afregeling van de sinus eenmaal voltooid is, zijn alle andere golfvormen automatisch ook correct. Zie hieronder het plaatje van de driehoeksvorm zoals deze uit de generator komt:

driehoek

Veel plezier met deze fraaie generator!