Как-то, возюкаясь с постройкой усилителя, возникла мысль о том, что надо бы оценить его переходный процесс. Ну, система оценки известна - нужно подавать на вход усилителя единичные импульсы, а осциллографом смотреть на его выходе, что он из них готовит. Таким образом можно выяснить, насколько вообще усилитель отвечает критериям устойчивости, отсутвию динамических искажений, да и вообще, ЧСВ почесать, если всё получилось
Если мне удастся сделать источник меандра получше, чем в осциллографе - перемеряем, посмотрим, что выйдет...
В общем-то,
меандр - это такая простая штука - серия импульсов разной полярности со строго одинаковой длительностью и также строго плоскими вершинами. Вот, насколькоона проста, настолько же она недостижима, потому что чисто технически невозможно приготовить фронт нулевой длительности. Но, оказывается, это ещё не всё. На самом деле получить плоскую вершину и остренькие углы между фронтом и вершиной - та ещё задача!
Есть, конечно, варианты советов типа "сделай мультивибратор" или "да чё там, триггер от логики - наше всё"... Гм... проверил я эти советы. В общем-то часть из них вполне дельная. Например, триггер от логики. Традиционный ТМ2 - это рулез! Но только в плане получения временных отрезков. Вот в остальном... Ладно, поехали по порядку...
Перво-наперво, я попробовал мультивибратор. Надо сказать, что я его пробовал и раньше. Прикольно. Особенно мне понравилось использовать его в качестве малопотребляющего задающего генератора. Но... на самом деле с крутизной фронтов у классической схемы просто никак. Потому для исправления ситуации в схему поначалу добавляют пару диодов и пару резисторов. Называется это "мультивибратор с отсекающими диодами". Почитать про него можно, например, здесь:
https://studfiles.net/preview/2582067/Но на деле этого мало. Мультивибратор всё-равно не разгоняется. Разогнать посильнее его можно дальнейшей "обвеской"
Обратите внимание на "лишние" транзисторы по бокам. Их задача - как раз придание крутизны "восходящим" фронтам.
Но, это не очень помогает с ростом частоты, всё-таки быстродействие транзисторов - штука хитрая. Тем не менее, вот что получается на точках "Out_1" и Out_2"
Да! Частота 140 кГц! И я проверял это в реале - работает. Правда, не настолько красиво - всё-таки есть отличия модели от реальности...
Тем не менее, разве это меандр? Да ладно! Это НЕ меандр, хотя и напоминает. Хотя бы потому, что в реальности период следования импульсов не будет строго одинаковым. Жаль...
Но тут надо вспомнить о том, что е6сть такая штука - логические микросхемы. И среди ассортимента есть счётчики-делители. Оказывается, если разделить частоту следования импульсов от какого-нибудь источника на два при помощи счётчика-делителя, то мы получим... правильно - совершенно одинаковое время для каждого полупериода меандра. Только частота быдет в два раза ниже. А вот импульсы на входе уже могут быть вообще какие угодно, хоть треугольные, хоть игольчатые...
Поэтому далее я выбросил транзисторы, и сделал генератор на небезызвестном таймере NE555, маскирующемся под вывеской КР1006ВИ1 (на самом деле микросхемы чуть-чуть разные в логике работы, но этом так мелочно, что не стоит на этом заострять внимание кроме отдельных случаев).
Частота тут задана пониже, потому что цель здесь - не разгон, а правильность сигнала. При указанных номиналах регулируется подстроечником где-то от 5 до 25 кГц, примерно.
К выходу генератора зацеплен делитель частоты на 2, сделанный на базе D-триггера. Причём использована микросхема быстродействующей КМОП серии 74HC. Потому что у неё особенность: чёткий симметричный выходной каскад, от которого можно ожидать такого же чёткого сигнала (и это действительно так - сигнал такой и есть).
Что же мы имеем? А имеем мы осциллограммы, которые я снимал уже с живого макета. Ну просто потому, что симулятор слишком идеализирует логические схемы и чег-чего, а форма сигнала там будет идеальной, в отличие от реальности.
Да, детка! Поглядите, какой красивый фиолетовый график и как он отличается от жёлтого. Ну и что, что 10 кГц. Зато чётко, симметрично, обалденно.... да не совсем...
Несмотря на крутые и ровные фронты, гляньте на вершины. Чё там за наклонная поверхность? Думаете, что это осциллограф гавно? Ну да, гавно. И я его сжёг. Но вот, что нам показывает ровно в этой же точке старина C1-94
Ну как? Есть наклон? Вот
Повтыкавшись ещё в симулятор, я подумал, что, может какой-нибудь ОУ или компаратор сможет сделать плоские вершины. Пусть фронты будут не такими короткими, как у логической микросхемы (а там реально несколько нс, что мой осциллоскоп их всегда показывает как строго вертикальную линию). Потому я после триггера добавил ещё ОУ, включенный как компаратор. Выбрал наиболее быстрый, что у меня сейчас есть - КР544УД2А. Осциллограмма на его выходе самая нижняя, зелёная. Ну, да... ограничение по скорости нарастания и частоте единичного усиления дают о себе знать (гы, TL081 в этом месте вообще такую "мягкость" показывает). Но я озабочен вершинами... они тоже имеют наклон...
Решил попробовать ещё одну схемку генератора. Обычно она используется для получения красивого треугольного сигнала (его иногда называют "пилой", но это неверно, т.к. "пила" - это несимметричный сигнал, а симметричный - это "треугольник")
Здесь левый ОУ работает как компаратор, а правый как интегратор. С выхода левого можно снимать меандр, а с выхода правого тот самый треугольник. Вот осциллограммы
Виноват, я снова разогнал систему как мог, но это только ради того, чтобы были чётче видны её недостатки.
Оказывается, 544УД2 не совсем симметричная микросхема. Ход сигнала "вниз" и "вверх" происходит с разными скоростями. Ну, это становится понятно, почему, когда заглядываешь вовнутрь микросхемы (т.е. в её эквивалентную схему). Но меня это что-то не успокаивает. Ведь этого было не видно в предыдущем опыте, но там и частота была невысока. И вершины... Они таки не плоские...
Вот, жду, надеюсь, что мне приедут AD826 - очень быстрые и дорогие ОУ, попробую их на месте 544УД2...
А пока они не приехали, что же делать? Как приготовить идеальный меандр?
p.s. Да, забыл... источником питания во всех опытах, кроме истинно виртуальных, служила вот такая система, приготовленная на батарейках