Генератор с бокалом в качестве частотозадающего элемента

Содержание

Введение

Генераторы тактовых импульсных последовательностей являются неотъемлемыми элементами микроконтроллерной схемотехники. Критерий выбора тактового генератора, как правило, зависит от четырех основных параметров: точности, напряжения питания, габаритов и шума. Требования точности обычно определяются для данного приложения коммуникационными стандартами. Например, высокоскоростной порт USB требует суммарной точности тактового генератора ±0,25%. В противоположность этому системы без внешних коммуникаций могут функционировать совершенным образом при точности тактового генератора 5, 10 или даже 20%. В таких системах наиболее целесообразно использовать кремниевые осцилляторы благодаря их крайне низкой стоимости и простоте применения.

Большинство тактовых генераторов для микроконтроллеров может быть отнесено к двум основным типам:

генераторы, основанные на использовании приборов с механическим резонансом, такие как кварцевые и керамические резонаторы;
генераторы, основанные на использовании времязадающих RC-цепей в обратной связи активного элемента, или просто RC-генераторы.

Кремниевые осцилляторы (Silicon Oscillators, термин, используемый фирмой MAXIM) представляют собой полностью интегральную версию RC-генератора с дополнительными источниками тока, для увеличения стабильности согласованными с помощью подгонки резисторами и конденсаторами и термокомпенсирующими цепями.

Создание

Однако вы можете создать свои собственные указанные итераторы в Python. Для этого вам необходимо реализовать класс.

Как мы уже говорили ранее, протокол состоит из двух методов. Итак, нам нужно реализовать этот метод.

Например, вы хотите создать список чисел Фибоначчи, чтобы каждый раз при вызове следующей функции он возвращал вам следующее число.

Чтобы вызвать исключение, мы ограничиваем значение n ниже 10. Если значение n достигнет 10, это вызовет исключение. Код будет таким:

class fibo:
    def __init__(self):
        # default constructor
        self.prev = 0
        self.cur = 1
        self.n = 1

    def __iter__(self):  # define the iter() function
        return self

    def __next__(self):  # define the next() function
        if self.n < 10:  # Limit to 10
            # calculate fibonacci
            result = self.prev + self.cur
            self.prev = self.cur
            self.cur = result
            self.n += 1
            return result
        else:
            raise StopIteration  # raise exception

# init the iterator
iterator = iter(fibo())
# Try to print infinite time until it gets an exception
while True:
    # print the value of next fibonacci up to 10th fibonacci
    try:
        print(next(iterator))
    except StopIteration:
        print('First 9 fibonacci numbers have been printed already.')
        break  # break the loop

Итак, на выходе будет:

1
2
3
5
8
13
21
34
55
First 9 fibonacci numbers have been printed already.

Как выглядят низкочастотные генераторы сигналов?

Стандартные низкочастотные генераторы сигналов синусоидальной формы представлены в виде небольшого короба, на передней панели имеется экран. С его помощью производится контроль колебаний и регулировки. В верхней части экрана имеется текстовое поле – это своеобразное меню, в котором присутствуют разные функции. Управление может производиться кнопками и переменными резисторами. На экране указывается вся информация, необходимая при работе.

Амплитуда и смещение сигнала регулируются при помощи кнопок. Новейшие образцы приборов оснащаются выходами, посредством которых можно произвести запись всех результатов на флеш-накопитель. Для изменения частоты дискретизации в генераторах синусоидального сигнала применяются специальные регуляторы. Благодаря им пользователь может очень быстро осуществить синхронизацию. Обычно внизу, под экраном, располагается кнопка включения, а рядом с ней выходы генератора.

Самодельные приборы

Можно сделать низкочастотные генераторы сигналов своими руками из подручных средств. Основная часть любого генератора – это селектор (англ. select – выбор). В любой конструкции он рассчитан на несколько каналов. В стандартных конструкциях применяется не более двух микросхем. Этого для реализации простейших приборов оказывается достаточно. Идеально подойдут для изготовления генераторов микросхемы из серии КН148. Что касается преобразователей, то они используются только аналоговые.

В некоторых случаях допускается использовать персональный компьютер в качестве генератора сигналов. Своими руками можно сделать небольшой переходник – он устанавливается на выходе звуковой карты. Сигнал снимается с выхода и используется для тестирования аппаратуры. На ПК устанавливается программа, которая будет управлять звуковой картой. Недостаток такой конструкции – слишком узкий диапазон частот, поэтому его нельзя использовать при тестировании некоторых приборов.

Генераторы синусоидального сигнала

Синус – это наиболее распространенная форма низкочастотного сигнала генераторов. Он необходим для тестирования большей части аппаратуры. В конструкции применяются самые простые микросхемы. Они вырабатывают сигнал, который преобразовывается операционным усилителем. Чтобы производить регулировку сигналов, необходимо в схему включить переменные или постоянные резисторы. От типа используемых сопротивлений зависит, ступенчато или плавно будет осуществляться регулировка.

Генераторы синусоидального сигнала широко применяются для настройки не только радиоаппаратуры, но и высокочастотной техники – инверторов, блоков питания, преобразователей частоты для асинхронных двигателей и т. д. Эта техника позволяет производить преобразование исходного синуса бытовой сети (частота 50 Гц). Причем частота увеличивается в десятки раз – до 100 МГц. Это необходимо для нормальной работы импульсного трансформатора.

Низкочастотные генераторы сигналов

Такие конструкции применяются для настройки и тестирования аудиоаппаратуры

Если обратить внимание на схему простейшего низкочастотного генератора сигналов, то можно увидеть, что в нем устанавливаются переменные резисторы – с их помощью производится корректировка формы и величины сигнала. Чтобы осуществить изменение величины импульса, можно использовать модулятор серии КК202

Сигнал в этом случае должен генерироваться через конденсаторы.

Низкочастотный генератор сигналов используется для настройки любой аудио аппаратуры – проигрывателей, усилителей звуковой частоты и т. д. В качестве такого генератора можно использовать персональный компьютер (даже старый ноутбук подойдет). Это бюджетный вариант, который не потребует больших затрат, если в наличии имеется старенький компьютер. Достаточно установить последнюю версию драйверов, программу для работы со звуковой картой и сделать переходник для подключения к аппаратуре.

Функциональный генератор с электронной перестройкой частоты

И. Нечаев, г. Курск _R2_R2_R2

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР КОЛЕБАНИЙ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ

(Алексеенко А. Г. Коломбет Е. А., Стародуб Г. И. Применение прецизионных аналоговых микросхем. Стр. 172-174) Схема подробно описана в Радио №3 1983 стр 56Похожий формирователь синусоиды в Р№2, 1991 стр 59 (Универсальный ГКЧ Н. Ануфриев)1. Лирическое вступление.2. Про генераторы синусоидального сигнала без схемы автоматического регулирования для стабилизации амплитуды.2.1. Треугольник – в синус.2.2. Прямоугольник – в синус.2.3. Генератор синусоидального сигнала на мосте Вина c нелинейным элементом в цепи ООС.3. Генераторы с системой автоматического регулирования амплитуды.3.1. Генератор с автоматическим регулированием амплитуды на полевом транзисторе.3.2. АРУ на полевом транзисторе.3.3. Генератор с автоматическим регулированием амплитуды на лампе накаливания.Обновленная информация, вплоть до 2009 года,

Пример

Если итератор превысит количество повторяемых элементов, метод next() вызовет исключение StopIteration. Смотрите код ниже для примера:

list_string = 

iterator_you = iter(list_string)

# point the first boy
output = next(iterator_you)
# This will print 'Boy 1'
print(output)

# point the next boy, the second boy
output = next(iterator_you)
# This will print 'Boy 2'
print(output)

# point the next boy, the third boy
output = next(iterator_you)
# This will print 'Boy 3'
print(output)

# point the next boy, the fourth boy
output = next(iterator_you)
# This will print 'Boy 4'
print(output)

# point the next boy, the fifth boy
output = next(iterator_you)
# This will print 'Boy 5'
print(output)

# point the next boy, but there is no boy left
# so raise 'StopIteration' exception
output = next(iterator_you)
# This print will not execute
print(output)

Вывод:

Boy 1
Boy 2
Boy 3
Boy 4
Boy 5
Traceback (most recent call last):
  File "/home/imtiaz/Desktop/py_iterator.py", line 32, in 
    output = next(iterator_you)
StopIteration

Модели с кварцевой стабилизацией

Схема генератора импульсов данного типа предусматривает использование только бесконденсаторного адаптера. Все это необходимо для того, чтобы показатель возбуждения колебаний был как минимум на уровне 4 мс. Все это позволит также сократить термальные потери. Конденсаторы для устройства подбираются исходя из уровня отрицательного сопротивления. Дополнительно необходимо учитывать тип блока питания. Если рассматривать импульсные модели, то у них уровень выходного тока в среднем находится на отметке 30 В. Все это в конечном счете может привести к перегреву конденсаторов.

Чтобы избежать таких проблем, многие специалисты советуют устанавливать стабилитроны. Припаиваются они непосредственно на адаптер. Для этого необходимо прочистить все контакты и проверить напряжение катода. Вспомогательные адаптеры для таких генераторов также используются. В этой ситуации они играют роль коммутируемого трансивера. В результате параметр возбуждения колебаний повышается до 6 мс.

Антенна из банок из-под пива

Является наиболее популярной самодельной антенной. Она популярна, поскольку проста в изготовлении, а материалы для нее доступны. Такая антенна изготавливается за 10 мин., а работает даже лучше стационарной.

Чтобы изготовить такую антенну придется воспользоваться:

кабелем;
парой банок из жести;
двумя саморезами;
штекером;
изоляционной или липкой лентой;
отверткой;
палкой.

Процесс изготовления:

Для начала скрепляем банки и палку при помощи изоляционной ленты. Одна банка должна быть примотана на расстоянии примерно 7 см. от другой. Если банки обладают кольцами, то крепление кабеля осуществляется на них.

Теперь вкручиваем в саморезы в банки, зачищаем концы в антенном кабеле и прикрепляем его на шурупы.

Скотчем скрепляем кабель и палку, это нужно, чтобы приемник был стойким.

Альтернативой деревянной палке может стать вешалка.

Чтобы сохранить антенну от потери своих рабочих свойств под влиянием атмосферных факторов, банки следует прикрыть при помощи пластиковой бутылки на два-три литра, с отрезанным дном и горловиной. По центру в бутылке следует проделать отверстие, сквозь которое нужно осуществить протяжку кабеля. Когда подключение будет окончено, данное место обдается кипятком. Высокая температура станет причиной изменения формы пластика и обеспечит герметичность отверстия.

Антенну из жестяных банок можно считать готовой, осталось лишь произвести её подключение и настройку. Конструкция может быть усовершенствована и дополнена еще несколькими секциями.

https://www.youtube.com/watch?v=tAU8B64EOdI

Как сделать генератор повышенной нагрузки?

Обратим внимание на микросхемы. Генераторы импульсов указанного типа подразумевают использование мощного индуктора

Дополнительно следует подбирать только аналоговый адаптер. В данном случае необходимо добиться высокой пропускной способности системы. Для этого конденсаторы применяются только емкостного типа. Как минимум отрицательное сопротивление они должны быть способны выдерживать на уровне 5 Ом.

Резисторы для устройства подходят самые разнообразные. Если выбирать их закрытого типа, то необходимо предусмотреть для них раздельный контакт. Если все же остановиться на полевых резисторах, то изменение фазы в данном случае будет происходить довольно долго. Тиристоры для таких устройств практически бесполезны.

Получить значение генератора с точным вызовом next()

Теперь взгляните на следующую программу, в которой мы вызываем функцию next() генератора.

#fruits is a generator which generates some fruit name
def fruits():
   yield "Mango"
   yield "Jackfruit"
   yield "Banana"
   yield  "Guava"


#calling the generator fruit
getfruits = fruits()
print(next(getfruits))
print(next(getfruits))
print(next(getfruits))
print(next(getfruits))

В приведенном выше коде вы должны знать точное количество полученных значений. В противном случае вы получите некоторую ошибку, так как функция генератора fruits() больше не генерирует значения.

Приведенный выше код будет выводиться следующим образом:

Mango
Jackfruit
Banana
Guava

Возможно, вам также будет интересно

Система ФАПЧ находит широкое применение, ей посвящено много книг и статей (например, последних публикаций ), однако, по-видимому, есть необходимость подытожить некоторые положения, чтобы не заблудиться в обилии литературных источников. Автор предлагает читателям свои «несколько слов», полагая, что они будут полезными. Основными элементами системы ФАПЧ (фазовой автоподстройки частоты) являются фазовый детектор (ФД), на один из входов

Введение В вычислительной технике техническим аналогом булевой функции является комбинационная схема, на вход которой поступают и с выхода снимаются электрические сигналы в виде одного из уровней напряжения, соответствующих значениям логического 0 или логической 1. Значения, полученные на выходе комбинационной схемы, в произвольный момент времени определяются значениями, поданными на вход этой схемы. Структурно комбинационная схема может быть представлена как совокупность элементарных логических схем (логических элементов),

Новая микросхема УВЧ-считывателя от NXP

Качество генерации и применяемых элементов

Важно, чтобы операционный усилитель мог обеспечить необходимый для генерации ток и обладал достаточной полосой пропускания по частоте. Использование в качестве ОУ народных TL062 и TL072 дало очень печальные результаты на частоте генерации 100кГц

Форму сигнала было трудно назвать синусоидальной, скорее это был треугольный сигнал. Использование TDA 2320 дало еще более худший результат.

А вот NE5532 показа себя с отличной стороны, выдав на выходе сигнал очень похожий на синусоидальный. LM833 так же справилась с задачей на отлично. Так что именно NE5532 и LM833 рекомендуются к использованию как доступные и распространенные качественные ОУ. Хотя с понижением частоты гораздо лучше себя будут чувствовать и остальные ОУ.

Точность частоты генерации напрямую зависит от точности элементов частотозависимой цепи

И в данном случае важно не только соответствие номинала элемента надписи на нем. Более точные детали имеют лучшую стабильность величин при изменении температуры

В авторском варианте были применены резистор типа С2-13 ±0.5% и слюдяные конденсаторы точностью ±2%. Применение резисторов указанного типа обусловлено малой зависимостью их сопротивления от температуры. Слюдяные конденсаторы так же мало зависят от температуры и имеют низкий ТКЕ.

Устройство с симметричными импульсами

Сделать простой генератор импульсов такого типа можно только с использованием инверторов. Адаптер в такой ситуации лучше всего подбирать аналогового типа. Стоит он на рынке намного меньше, чем бесконденсаторная модификация

Дополнительно важно обращать внимание на тип резисторов. Многие специалисты для генератора советуют подбирать кварцевые модели. Однако пропускная способность у них довольно низкая

В результате параметр возбуждения колебаний никогда не превысит 4 мс. Плюс к этому добавляется риск перегрева адаптера

Однако пропускная способность у них довольно низкая. В результате параметр возбуждения колебаний никогда не превысит 4 мс. Плюс к этому добавляется риск перегрева адаптера.

Учитывая все вышесказанное, целесообразнее использовать полевые резисторы. Пропускная способность в данном случае будет зависеть от их расположения на плате. Если выбирать вариант, когда они устанавливаются перед адаптером, в этом случае показатель возбуждения колебаний может дойти до 5 мс. В противной ситуации на хорошие результаты можно не рассчитывать. Проверить генератор импульсов на работоспособность можно просто подсоединив блок питания на 20 В. В результате уровень отрицательного сопротивления обязан находиться в районе 3 Ом.

Чтобы риск перегрева был минимальным, дополнительно важно использовать только емкостные конденсаторы. Регулятор в такое устройство устанавливать можно

Если рассматривать поворотные модификации, то как вариант подойдет модулятор серии ППР2. По своим характеристикам он на сегодняшний день является довольно надежным.

Как соорудить генератор свободной энергии своими руками?

Генераторы создаются на основе следующих комплектующих и приспособлений:

Элемент питания и резистор номиналом 2,2 КОМ. Его включать в чертёж обязательно.
Ферритовое колечко любой магнитной проводимости.
Конденсатор с ёмкостью 0,22 мкф, рассчитанный для напряжения до 250 Вольт.
Толстая медная шина, чей диаметр — около 2 миллиметров. В дополнение берут тонкие медные провода в эмалевой изоляции, с диаметром 0,01 мм. Тогда и радиантные установки дают результат.
Пластиковая или картонная трубка, чей диаметр составляет 1,5-2,5 сантиметра.
Любой транзистор, обладающий подходящими параметрами. Хорошо, если в базовой комплектации, помимо генератора, будет присутствовать дополнительная инструкция. Иначе невозможно заняться реализацией практических схем генераторов свободной энергии с самозапиткой.

Интересно. В случае с дополнительными развязками между питающей и высоковольтной цепями применяют специальный входной фильтр. Можно не ставить такое приспособление, а подавать напряжение напрямую.

Для сборки можно использовать плату из стеклотекстолита, либо другое основание, обладающее похожими характеристиками. Главное — чтобы поверхность вмещала радиатор со всеми необходимыми приспособлениями. На пластиковой трубке наматывают обе катушки таким образом, чтобы одна размещалась внутри другой. Виток к витку наматывают высоковольтную обмотку, тоже расположенную внутри. Иногда этого требуют и самодельные импульсные безтопливные генераторы энергии.

Форма генерируемых импульсов обязательно проверяется на работоспособность, когда сборка закончена. Для этого берут осциллограф, цифровой или электронный

При настройке следует обращать внимание только на один важный параметр — наличие крутых фронтов, которыми отличается генерируемая последовательность прямоугольных контактов

Сравнение основных схем тактовых генераторов

Тактовые генераторы, основанные на применении кристаллических и керамических резонаторов, в основе которых лежат их собственные механические резонансы, обеспечивают высокое значение начальной точности частоты колебаний и низкий температурный коэффициент. RC-генераторы характеризуются быстрым запуском (быстрым входом в режим) и низкой стоимостью, но отличаются малой точностью, зависящей от температуры окружающей среды и от изменения напряжения источника питания. Эта зависимость приводит к изменению частоты колебаний от 5 до 50% от номинального значения.

Схема, приведенная на рис. 1а, может вырабатывать тактовые импульсы высокой степени качества, однако их характеристики будут сильно зависеть от параметров окружающей среды, выбора компонентов схемы и топологии печатной платы. Керамические резонаторы и связанные с ним величины нагрузочных конденсаторов должны быть оптимизированы для работы с выбранным типом логических элементов. Кварцевые резонаторы, обладающие высокими значениями собственной добротности, чувствительны не столько к выбору типа усилительного элемента, сколько к смещению частоты и даже могут разрушаться при перегрузке. Внешние воздействия, например ЭМП, механические вибрации и ударные воздействия, влажность и температура, также оказывают влияние на работу генератора. Эти воздействия способны вызвать изменение частоты выходного сигнала, увеличение флуктуации частоты и фазы выходного сигнала и в ряде случаев могут привести к прекращению функционирования генератора.

Рассмотренные выше резонаторы используются при создании генераторных модулей, которые содержат все компоненты, необходимые для построения схемотехники генераторов, и обеспечивают при малом выходном сопротивлении выходной сигнал прямоугольной формы.

Функционирование генераторного модуля обеспечивается в пределах всего диапазона внешних условий. Самыми распространенными являются модули на резонаторах (кристаллические) и полностью интегральные кремниевые генераторные модули.

Кристаллические модули обеспечивают точность, сопоставимую с точностью схем генераторов, выполненных на дискретных элементах с дискретным кварцевым или керамическим резонатором.

Кремниевые генераторы являются более прецизионными по сравнению с RC-генераторами, выполненными на дискретных компонентах. Реализуемая ими точность частоты колебаний сопоставима с точностью генераторов, основанных на керамических резонаторах.

Краткий обзор микросхем кремниевых осцилляторов фирмы MAXIM

Выпускаемые фирмой микросхемы кремниевых осцилляторов с указанием их основных параметров приведены в таблице 2 (данные на конец 2005 г.).

Все указанные микросхемы устойчиво работают при напряжении питания от 2,7 до 5,5 В, что хорошо согласуется с типовыми напряжениями питания микроконтроллеров. Температурный диапазон гарантированной работоспособности всех схем составляет от –40 до +125 °С. Отсутствие в таблице параметров по потребляемому току для трех последних микросхем объясняется их недоступностью в открытом виде, что свидетельствует о новизне данных разработок.

Для иллюстрации возможностей кремниевых осцилляторов рассмотрим несколько подробнее две первые микросхемы из таблицы 2.

Таблица 2. Основные параметры кремниевых осцилляторов

1. MAX7375

Выходной сигнал схемы — последовательность прямоугольных импульсов с коэффициентом заполнения импульсной последовательности 50%. Схема генератора не содержит петли ФАПЧ и при включении не требует дополнительных элементов.

Микросхема предлагается с настройкой по стандартной и нестандартной сеткам частот в диапазоне от 600 кГц до 9.99 МГц.

Типовое включение микросхемы приведено на рис. 2.

Рис. 2. Типовое включение микросхемы

В обычном стандарте микросхема выпускается на набор фиксированных частот, данные о которых приведены в таблице 3.

Таблица 3. Набор фиксированных частот

На рис. 3 приведена топология подключения микросхемы MAX7375 для микроконтроллера MC68HC908.

Рис. 3. Микроконтроллер MC68HC908, с использованием микросхемы MAX7375

Кремниевые осциляторы обладают относительно низким выходным сопротивлением, и их выходной сигнал можно передавать на разумные растояния. Это делает размещение осцилятора на плате менее критичным.

Кроме того это позволяет одному осцилятору тактировать несколько устройств. Как и любой высокоскоростной сигнал, выход тактового генератора создает электромагнитное излучение при управлении сигналами синхронизации на удаленном расстоянии. Это излучение можно минимизировать включением резистора последовательно между сигнальным выходом микросхемы и входом каждого из управляемых устройств. Такой подход иллюстрируется рис. 4, на котором показано управление микросхемой MAX7375 двумя тактовыми входами.

Рис. 4. Последовательно включенные резисторы для минимизации электромагнитного излучения

2. MAX7376

Этот генератор тактовых импульсов совмещен с генератором сигнала Reset, что упрощает и удешевляет конструкцию микропроцессорных устройств. При производстве данная микросхема программируется на частоту в пределах диапазона от 32,768 кГц до 10 МГц в соответствии с таблицей 4.

Таблица 4. Параметры микросхемы MAX7376