Весь диапазон частот, генерируемых прибором, разбит на четыре поддиапазона: 10—100 гц 100 — 1000 гц, 1000 гц—10 кгц и 10— 100 кгц.

Рис. 25. Схема генератора звуковой частоты.

Прибор работает на четырех транзисторах и питается от трех батарей КБС-Л-0,50, соединенных последовательно. Ток, потребляемый прибором от источника питания, 10 ма при выходном напряжении 8 в. Выходное сопротивление прибора 1 ком.

Схема прибора показана на рис. 25. Генератор собран по cxetae Т-образного моста на транзисторах Т1 и Т2. Положительная обратная связь между коллектором транзистора Т1 и базой транзистора Т2 осуществляется через диод Д1, на электродах которого поддерживается фиксированное напряжение 0,6 в, благодаря чему характеристика тока транзистора Т1 получается более линейной.

Обратная связь между коллектором транзистора Т2 и эмиттером транзистора Т1 осуществляется через резистор R7. Напряжение на диоде Д2 определяет рабочую точку обоих транзисторов.

Частота генератора грубо изменяется включением в Т-образный мост конденсаторов C1—С4 и С5—C8 переключателями П1, и П1б. Плавно частоту регулируют резистором R13.

Для уменьшения влияния на генератор подключаемых к нему налаживаемых приборов на транзисторе Т3, включенном по схеме эмиттерного повторителя, собран выходной каскад.

Детали. Для генератора используют широко распространенные детали. Переключатель П4 — одноплатный, на 4 положения. Резистор R4 типа СПО-0,5, R3 — СПО-2. Конденсаторы С1—С8 типа МБ или БГМ. Диоды Д1—Д3 типов Д9, Д2, Д101. Микроамперметр на ток 500 мка с внутренним сопротивлением 1 500 ом.

Рис. 26. Внешний вид генератора.

Детали генератора монтируют на плате из текстолита (рис. 26) и лицевой панели прибора. Корпус и панель изготовлены из листового дюралюминия толщиной 1,5—2 мм. Внешние размеры корпуса составляют 210X100x55 мм.

Внешний вид прибора показан на рис. 27.

Настройку генератора начинают с подбора диодов Д1 и Д2, прямое падение напряжений на которых должно быть 0,5—0,6 в. При таких напряжениях на диодах ток, потребляемый прибором от батареи при максимальном выходном напряжении, должен быть 8—12 ма. Если ток меньше, значит прибор не генерирует. Генерации добиваются переменным резистором R4.

Рис. 27. Расположение деталей в корпусе генератора.

Чтобы каждый поддиапазон перекрывал указанные частоты, нужно конденсаторы, входящие в мост, подобрать такой емкости, чтобы переводя генератор переключателем П1 с одного поддиапазона на соседний, частота изменялась точно в 10 раз.

Сначала переключатель П1 надо установить в положение 1, когда в мост будут включены конденсаторы С4 и С8. Генератор при этом должен перекрывать диапазон частот от 10 до 100 гц. Подогнать такой участок частот можно изменением емкостей конденсаторов C1 и C8. Затем переключатель устанавливают в положение 2 (подключают конденсаторы С7 и С2). Теперь частота генератора должна изменяться резистором R13 от 100 до 1 000 гц. Если она не соответствует этому диапазону, нужно изменить емкости конденсаторов С2 и С7.

Так же настраивают остальные поддиапазоны генератора, умножая частоты соответственно на 100 и 1 000.

Для градуировки прибора нужен контрольный генератор звуковой частоты, по которому и настраивают самодельный прибор. К обоим генераторам подключают головные телефоны. При равенстве частот генераторов в телефонах слышен звук одного тока (нулевые биения между частотой эталонного и самодельного генераторов).

Шкалу прибора вычерчивают на плотной белой бумаге и покрывают прозрачным лаком.

На вкус и цвет товарищей нет. Насчет звуков человечество тоже определилось и хорошо оделяет благами сочинителей и извлекателей музыкальных приятностей. Слух развит не у всех, а вот сомнений во всеобщей врождённой способности издавать нечто неприятное для окружающих, нет ни у кого, хотя это и заблуждение.

Предлагаемый Генератор Ужасных Звуков (ГУЗ) "заводит" детей в возрасте 4...12 лет. Нагло-деструктивный смысл игры состоит в подборе максимально неблагозвучной комбинации частот.

Сочетание нескольких частот всегда можно оценить по шкале прекрасно - ужасно. Развитость любого восприятия определяется его рабочим диапазоном. Рафинированные эстеты и ценители туалетного фольклора в общении одинаково занудны. Любители сладенького и солёненького потеряны для кулинарии. А что думает ваш пёс о великой французской парфюмерии лучше с собачьего не переводить.

Из опыта сосуществования с ГУЗ.
Это спорт: цель состязания практического смысла не имеет.
Это игра: хотя бы и на нервах.
Это творчество: для победы нужен талант или хотя бы способности.
Это труд: умение развиваемо.
Это педагогика: и последние станут первыми.
Это отдых: для ума и тела, поскольку они не требуются.
Это наука: максигнусность ещё не найдена.
Это безобразие: оно заканчивается одновременно с батареями питания.

При всём разнообразии подходов к производству неприятных звуков их можно свести к двум структурным схемам. В любом случае есть набор отдельных генераторов звуковой частоты, подбором частот которых и достигают желаемого впечатления. Дальше можно либо объединить сигналы с выходов генераторов в один и использовать общий канал усиления и звуковоспроизведения, либо каждый из генераторов имеет свой усилитель и звуковой излучатель.

Простой генератор ужасных звуков

Синтезатор
В самом простом случае в качестве индивидуальных генераторов звука допустимо использовать простые импульсные генераторы. Для совместной работы желательно унифицировать характеристики их выходных сигналов. Здесь они меандры. Смесь из таких сигналов несколько улучшает восприятие на слух их взаимодействующих гармоник.

Здесь организованы два генераторных канала, каждый из которых состоит из перестраиваемого по частоте автогенератора на логических элементах и делителя частоты пополам на одноразрядном счетчике из D-триггера. После такого делителя всегда имеем чистый меандр.

На электрической схеме видно, что в выполнении функционально идентичных генераторов есть существенные отличия. Это вынужденная мера при их сборке из набора логических элементов одного корпуса микросхемы. Опыт показывает, что у одинаковых по схеме генераторов при настройке на близкие частоты возникает то, что называют слипание частот, затягивание, взамосинхронизация. Тогда регулятор частоты одного из них перестаёт действовать и в большом диапазоне копирует настройку другого.

Если у двух генераторов равные частоты получаются при существенно различных значениях времязадающих элементов (здесь R2,PR1,C1 и R3,PR2,C2), то такой опасности нет.

Хотя микросхемы хорошо работают в диапазоне питающих напряжений 3,5...15V, здесь они запитаны через параметрический стабилизатор (4,7V) на опорном диоде VD1. Его балластом являются резисторы R4, R5. Причём вместе с С3 они образуют двусторонний T-образный фильтр от помех.

Частота генераторов на логических элементах сильно зависит от напряжения питания. В автономных устройствах гальванические элементы со временем "садятся" и без стабилизации добытые гнусности будут улучшаться.

Указанные входные напряжения +7,8...+10V соответствуют стандартной семиэлементной гальванической батарее международного типоразмера 6F22, известной у нас по её первому (40 лет назад!) наименованию "Крона" или герметичной цилиндрической аккумуляторной батарее 7D-0,125.

Если у вас есть иные источники стабильного напряжения, можете смело их использовать, исключив элементы VD1, R3 и R4. С3 лучше оставить.

Акустика
Ужасть украшают децибелы. И самого себя попугать, и щедро поделится ими с окружающими. Тут два пути. Или используем усилители и акустику имеющейся бытовой аппаратуры, или делаем совершенно автономное устройство.

Первый путь прост, быстр в исполнении, эффективен в акустическом плане и привязывает соединительным шнуром группу малолетних экспериментаторов к одному месту, оставляя для взрослых весь остальной мир. Второй путь хорош, если взрослые объединены чем-то стационарным (столом, ТВ, диваном), а всё мешающее удаляется чем дальше за горизонт, тем лучше.

Во всех музыкальных центрах предусмотрены входы для подключения внешних источников стереосигнала (AUX). Есть аналогичные входы на компьютерных звуковых платах (AUX, LINE). Аудио входами оснащены все телевизоры (в основном пока монофоническими). Во всех случаях сигнал с одного выхода подаем на левый канал, со второго на правый. Собственно "ужасности" пространственное разделение звуков не мешает. Тем более не до эстетических переживаний соседям за стенкой.

Уровень выхода импульсных сигналов c синтезатора больше, чем требуется для обычного усилителя низкой частоты (Uinp = 0,2...1V, Rinp = 20...100kΩ), поэтому проблем с сопряжением не должно быть. Нужно лишь помнить, что на вход УНЧ нужно подавать переменный сигнал без постоянной составляющей, т.е. через разделительный конденсатор.

Схема сопряжения для одного канала . Триммер RP5 согласовывает выходной уровень сигнала с синтезатора и входной уровнень конкретного усилителя. Установите его так, чтобы регулятор громкости усилителя оптимально ей управлял.

Автономному генератору нужен свой звуковой усилитель. Выбираем их из необходимой мощности на выходе. Объединяем сигналы в один на простом резистивном микшере с возможностью раздельной регулировки выходного уровней звука для каждого из генераторных каналов.

О настройке
Регулировка частот от низких до высоких частот проводится изменением сопротивления настроечного резистора. Для получения комфортного ощущения равномерного изменения частоты от угла поворота ручки регулятора его характеристика должна быть логарифмической. Для отечественных элементов ей соответствует литера Б в конце наименования. Можно усовершенствовать (усложнив) настройку, поделив звуковой диапазон на два-три поддиапазона.

Для честной групповой игры (очень ценится!) совершенно необходима память настроек. Даже фиксации всего двух настроек достаточно для безупречного соревнования с любым числом игроков по олимпийской системе с выбыванием проигравшего. Одна из настроек хранит наиболее впечатляющую звуковую комбинацию на данный момент, а вторая используется для творческих изысканий претендента. Переводом переключателя всегда можно сравнить оба звука и выбрать худший. При выигрыше претендента его настройки фиксируются, а следующая попытка идёт с регуляторами низвергнутого с пьедестала.

Победа вожделенна и не стоит соблазнять возможностью чуть-чуть подправить звук лидера. Настройки нужно защищать от шустриков. В данном случае, простота электроники оставляет эту функцию конструктору корпуса. Годятся все варианты механическую блокировки или затруднение доступа к регуляторам сохраняемых настроек.
Хорошая зарекомендовала себя, например, жезловая защита, где в качестве регуляторов использованы подстроечные резисторы с коротким шлицом, не выступающими над лицевой панелью прибора, а в наличии есть только одна пара переставляемых утапливаемых ручек.

Синтезатор ужасных звуков . Корпус из алюминиевого профиля с боковыми козырьками хорошо защищают ручки от случайных касаний, а расположение регуляторов, относящихся к разным настройкам на противоположных сторонах делает попытки сбить настройки лидера уж очень явными. В среднем положении переключателя контроля А/В питание снимается.

Две настройки в одном из генераторов. В положении переключателя "off" отдельной группой переключателя SA1 (не показана) питание выключается.

Конструкция

Разводка печати синтезатора . Стабилизатор питания (R3, R4, C3, VD1), необходимый только в ряде случаев, не показан. Настроечные резисторы RP1 и RP2 устанавливаются отдельно.
Шаг сетки 1,25 мм.

Нуждаются при настройке в эталонном сигнале постоянной величины. Многие испытывают и настраивают схемы УНЧ просто коснувшись пальцем входа или подав музыкальную мелодию от ПК или смартфона, более продвинутые радиолюбители запускают специальные тестовые программы, но правильнее всего будет собрать маленький и простой малошумящий тестовый генератор, чтобы раз и навсегда решить этот вопрос.

Схема генератора ЗЧ для проверки УНЧ

Схема транзисторного генератора для тестирования УНЧ

Данная схема представляет собой генератор синусоидальных сигналов с тремя переключаемыми частотами: 300 Гц, 1 кГц, 3 кГц, и благодаря низкому гармоническому искажению — 0,11%, 0,23% и 0,05% соответственно при максимальном выходном напряжении, устройство действительно хорошо работает во время испытаний и измерений параметров усилительных аудиоустройств.

Плата генератора для проверки УНЧ

Выходное напряжение генератора устанавливается в 2-х поддиапазонах 0 — 77,5 мВ и 0 — 0,775 В (RMS). Частоты выбираются с помощью переключателя S1, выходной диапазон напряжений — S2.

Расположение деталей на плате генератора ЗЧ

Калибровка частот на каждом из поддиапазонов выполняется с помощью частотомера и потенциометров R3, R4 и R5. Откалибруйте величину выходного напряжения с помощью милливольтметра.

Осциллограмма сигнала выхода 1

Осциллограмма сигнала выхода 2

Питание схемы возможно от 8 — 15 В. Стабилизатор 78L05 с двумя диодами 1N4148 снижает входное напряжение до 6,2 В. Потребляемый ток около 4,5 мА, поэтому с целью предельного уменьшения шумов и возможности использовать тестер автономно — запитывайте его от батареек (аккумуляторов).

Генераторы низкой частоты (ГНЧ) используют для получения незатухающих периодических колебаний электрического тока в диапазоне частот от долей Гц до десятков кГц. Такие генераторы, как правило, представляют собой усилители, охваченные положительной обратной связью (рис. 11.7,11.8) через фазосдви-гающие цепочки. Для осуществления этой связи и для возбуждения генератора необходимы следующие условия: сигнал с выхода усилителя должен поступать на вход со сдвигом по фазе 360 градусов (или кратном ему, т.е. О, 720, 1080 и т.д. градусов), а сам усилитель должен иметь некоторый запас коэффициента усиления, KycMIN. Поскольку условие оптимального сдвига фаз для возникновения генерации может выполняться только на одной частоте, именно на этой частоте и возбуждается усилитель с положительной обратной связью.

Для сдвига сигнала по фазе используют RC- и LC-цепи, кроме того, сам усилитель вносит в сигнал фазовый сдвиг. Для получения положительной обратной связи в генераторах (рис. 11.1, 11.7, 11.9) использован двойной Т-образный RC-мост; в генераторах (рис. 11.2, 11.8, 11.10) — мост Вина; в генераторах (рис. 11.3 — 11.6, 11.11 — 11.15) — фазосдвигающие RC-це-почки. В генераторах с RC-цепочками число звеньев может быть достаточно большим. На практике же для упрощения схемы число не превышает двух, трех.

Расчетные формулы и соотношения для определения основных характеристик RC-генераторов сигналов синусоидальной формы приведены в таблице 11.1. Для простоты расчета и упрощения подбора деталей использованы элементы с одинаковыми номиналами. Для вычисления частоты генерации (в Гц) в формулы подставляют значения сопротивлений, выраженные в Омах, емкостей — в Фарадах. Для примера, определим частоту генерации RC-генератора с использованием трехзвенной RC-це-пи положительной обратной связи (рис. 11.5). При R=8,2 кОм; С=5100 пФ (5,1х1СГ9 Ф) рабочая частота генератора будет равна 9326 Гц.

Таблица 11.1

Для того чтобы соотношение резистивно-емкостных элементов генераторов соответствовало расчетным значениям, крайне желательно, чтобы входные и выходные цепи усилителя, охваченного петлей положительной обратной связи, не шунтировали эти элементы, не влияли на их величину. В этой связи для построения генераторных схем целесообразно использовать каскады усиления, имеющие высокое входное и низкое выходное сопротивления.

На рис. 11.7, 11.9 приведены «теоретическая» и несложная практическая схемы генераторов с использованием двойного Т-моста в цепи положительной обратной связи.

Генераторы с мостом Вина показаны на рис. 11.8, 11.10 [Р 1/88-34]. В качестве УНЧ использован двухкаскадный усилитель. Амплитуду выходного сигнала можно регулировать потенциометром R6. Если требуется создать генератор с мостом Вина, перестраиваемый по частоте, последовательно с резисторами R1, R2 (рис. 11.2, 11.8) включают сдвоенный потенциометр. Частотой такого генератора можно также управлять, заменив конденсаторы С1 и С2 (рис. 11.2, 11.8) на сдвоенный конденсатор переменной емкости. Поскольку максимальная емкость такого конденсатора редко превышает 500 пФ, удается перестраивать частоту генерации только в области достаточно высоких частот (десятки, сотни кГц). Стабильность частоты генерации в этом диапазоне невысока.

На практике для изменения частоты генерации подобных устройств часто используют переключаемые наборы конденсаторов или резисторов, а во входных цепях применяют полевые транзисторы. Во всех приводимых схемах отсутствуют элементы стабилизации выходного напряжения (для упрощения), хотя для генераторов, работающих на одной частоте или в узком диапазоне ее перестройки, их использование не обязательно.

Схемы генераторов синусоидальных сигналов с использованием трехзвенных фазосдвигающих RC-цепочек (рис. 11.3)

показаны на рис. 11.11, 11.12. Генератор (рис. 11.11) работает на частоте 400 Гц [Р 4/80-43]. Каждый из элементов трехзвен-ной фазосдвигающей RC-цепочки вносит фазовый сдвиг на 60 градусов, при четырехзвенной — 45 градусов. Однокаскадный усилитель (рис. 11.12), выполненный по схеме с общим эмиттером, вносит необходимый для возникновения генерации фазовый сдвиг на 180 градусов. Заметим, что генератор по схеме на рис. 11.12 работоспособен при использовании транзистора с высоким коэффициентом передачи по току (обычно свыше 45...60). При значительном снижении напряжения питания и неоптимальном выборе элементов для задания режима транзистора по постоянному току генерация сорвется.

Звуковые генераторы (рис. 11.13 — 11.15) близки по построению к генераторам с фазосдвигающими RC-цепочками [Рл 10/96-27]. Однако за счет использования индуктивности (телефонный капсюль ТК-67 или ТМ-2В) вместо одного из ре-зистивных элементов фазосдвигающей цепочки, они работают с меньшим числом элементов и в большем диапазоне изменения напряжения питания.

Так, звуковой генератор (рис. 11.13) работоспособен при изменении напряжения питания в пределах 1...15 В (потребляемый ток 2...60 мА). При этом частота генерации изменяется от 1 кГц (ипит=1,5 В) до 1,3 кГц при 15 В.

Звуковой индикатор с внешним управлением (рис. 11.14) также работает при 1)пит=1...15 В; включение/выключение генератора производится подачей на его вход логических уровней единицы/нуля, которые также должны быть в пределах 1...15 В.

Звуковой генератор может быть выполнен и по другой схеме (рис. 11.15). Частота его генерации меняется от 740 Гц (ток потребления 1,2 мА, напряжение питания 1,5 В) до 3,3 кГц (6,2 мА и 15 В). Более стабильна частота генерации при изменении напряжения питания в пределах 3...11 В — она составляет 1,7 кГц± 1%. Фактически этот генератор выполнен уже не на RC-, а на LC-эле-ментах, причем, в качестве индуктивности используется обмотка телефонного капсюля.

Низкочастотный генератор синусоидальных колебаний (рис. 11.16) собран по характерной для LC-генераторов схеме «емкостной трехточки». Отличие заключается в том, что в качестве индуктивности использована катушка телефонного капсюля, а резонансная частота находится в диапазоне звуковых колебаний за счет подбора емкостных элементов схемы.

Другой низкочастотный LC-генератор, выполненный по каскодной схеме, показан на рис. 11.17 [Р 1/88-51]. В качестве индуктивности можно воспользоваться универсальной или стирающей головками от магнитофонов, обмотками дросселей или трансформаторов.

RC-генератор (рис. 11.18) реализован на полевых транзисторах [Рл 10/96-27]. Подобная схема используется обычно при построении высокостабильных LC-генераторов. Генерация возникает уже при напряжении питания, превышающем 1 В. При изменении напряжения с 2 до 10 6 частота генерации понижается с 1,1 кГц до 660 Гц, а потребляемый ток увеличивается, соответственно, с 4 до 11 мА. Импульсы частотой от единиц Гц до 70 кГц и выше могут быть получены изменением емкости конденсатора С1 (от 150 пФ до 10 мкФ) и сопротивления резистора R2.

Представленные выше звуковые генераторы могут быть использованы в качестве экономичных индикаторов состояния (включено/выключено) узлов и блоков радиоэлектронной аппаратуры, в частности, светоизлучающих диодов, для замены или дублирования световой индикации, для аварийной и тревожной индикации и т.д.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год

Бытовая техника

Схема звукового генератора на транзисторах

Генератор звуковых волн – это устройство или узел электрической цепи, отвечающий за создание и воспроизведение звуковых колебаний.

Где может пригодиться такое устройство:

1.Простой электрический дверной звонок (при замыкании контактов вынесенной удаленно кнопки происходит оповещение звуком о посетителях);

2.Сигнализации (при срабатывании системы безопасности включается блок звукового оповещения);

3.Формирование определенного тембра звука в звуковой аппаратуре;

4.Отпугивание насекомых/птиц (при излучении звуковых колебаний в определенных частотах);

5.В другой профессиональной технике (проверка низкочастотных цепей, тестирование деталей на дефекты и другие цели, основывающиеся на свойствах звуковых волн).

Простейший генератор звука на транзисторах

Ниже предложена схема с минимальным количеством радиодеталей. Она может пригодиться начинающим радиолюбителям, в радиокружках, в тестовых стендах, для дверного звонка и т.п.

В обиходе ее еще называют "пищалкой".

VT1 – биполярный транзистор n-p-n типа, например, КТ315. Подойдет любой, даже маломощный.

VT2 – биполярный, но p-n-p n типа, например, КТ361. Тоже подойдет любой.

Колебания задаются конденсатором, его емкость должна быть в диапазоне 10-100 нФ.
Резистор – подстроечный, подойдет с номиналом в диапазоне 100-200 кОм.

Динамик BA1 должен быть маломощным, его параметры должны быть сопоставимы с параметрами питающего элемента. В данной схеме может использоваться любой подручный – из игрушек или наушников.

При правильном расположении элементов печатная плата не понадобится.

Доработка до "игровой панели"

По указанной схеме можно собрать целую панель, способную генерировать звуковые колебания различных частот:

1.Так как за генерацию частоты отвечает емкость конденсатора, то количество выводов можно сделать по количеству имеющихся в наличии разных емкостей (желательно с большим шагом, чтобы изменение частоты было сразу заметно уху.

2.Один вывод конденсаторов будет общим у всех, и соединен, например, с базой VT1 или контактом динамика.

3.Вторые выводы соединяются с выводами одиночных гальванических контактов на панели.

4.Теперь для получения звука достаточно включить в цепь новый конденсатор лишь соединив любой из выведенных контактов со второй общей точкой в схеме (если первый общий вывод подключался к базе VT1, то второй – эмиттеру VT2/контакту динамика, или наоборот).

5.При желании выключатель можно исключить из схемы.

В качестве примера.

Еще одна простая реализация на схеме ниже.

Более сложная схема

Если вам нужна возможность регулировки звуковых частот в заданном диапазоне, то возможно, вам пригодится схема ниже.