Этот прибор являемся частью радиолюбительской лаборатории. Цифровой генератор не является прибором первой или даже второй необходимости, но он тоже может быть очень полезным, так как может генерировать прямоугольные импульсы самого различного периода или служить делителем частоты каких-то входных импульсов, с переменным коэффициентом деления.


Работая от встроенного кварцевого генератора, прибор может вырабатывать импульсы частотой от 0,00198125 Гц до 16384 Гц. Или делить входную частоту с коэффициентом деления от 2 до 16777216 (входная частота не должна быть более 1 MHz).

Очень интересно то, что коэффициент деления частоты в пределах от 2 до 2097152 можно задать любой, с шагом в 2 (то есть любое четное число 8 диапазоне от 2 до 2097152). А так же, установленный коэффициент деления можно увеличить в 2, 4 или 8 раз.

Так зачем же нужен цифровой генератор?

Он может служить калибратором для каких-то приборов или схем, так как частота его импульсов стабилизирована с кварцевой точностью. С его помощью можно налаживать цифровые схемы или экспериментировать с ними.

Прибор питается от источника напряжением 5V из состава лаборатории, или от внешнего источника питания напряжением 3...15V. Внешнее питание может быть нужно в том случае, когда необходимо уровни выходных импульсов сделать такими же по амплитуде, как импульсы в схеме, на которую они должны поступать (при этом, внешним источником питания может служить источник налаживаемой схемы).

Прибор состоит из кварцевого генератора частоты 32768 Гц, выполненного на логических элементах D1.1 и D1.2 и счетчика-делителя с переменным коэффициентом деления на микросхемах D2-D4 и элементах D1.3 и D1.4.

Переключатель S21 служит для выбора режима генератора (используется свой кварцевый генератор) или делителя частоты (импульсы подают на «ВХОД»). В любом случае импульсы (входные или от генератора на D1.1-D1.2) поступают на счетчик-делитель на трех микросхемах К561ИЕ10. Каждая из этих микросхем содержит по два четырехразрядных двоичных счетчика.

В делителе с коэффициентом от 2 до 2097152 работают счетчики с D2.1 по D4.1. Коэффициент деления задается с помощью 20-входового элемента «монтажное И» сделанного на диодах VD1-VD20 и резисторе R4. А его величина устанавливается с помощью двадцати тумблеров S1-S20. Рассмотрим как это происходит. Предположим, нам нужно получить коэффициент деления 10000.

Для этого включаем тумблеры S13 и вычисляем 10000 - 8192 - 1808, затем включаем S10 и вычисляем 1808 - 1024 = 784: далее включаем S9 (784 - 512 = 272), затем S8 (272 256 = 16), затем включаем S4 (16 - 16 = 0). Таким образом, чтобы получить коэффициент деления 10000, нужно чтобы тумблеры S4, S8, S9, S10, S13 были включены, а все остальные (из числа S1 - S20) выключены.

Пока задаем коэффициент деления, выключатель S22 должен быть включен. После того как коэффициент деления задали, запускаем генератор выключив S22. Импульсы от входа (разъем «ВХОД») или от собственного кварцевого генератора поступают на счетчики, D2.1 - D4.1, включенные последовательно.

Сосчитав 5000 входных импульсов (половину заданного коэффициента) выходы счетчиков примут такие состояния, при которых диоды VD4, VD8, VD9 и VD13 окажутся одновре менно закрытыми логическими единицами, поступающими с выходов счегчиков на их катоды. В этот момент напряжение на входе триггера Шмитта, выполненного на элементах D1.3 - D1.4, возрастет до уровня его переключения в единичное состояние.

Он переключится в единицу, и эта единица поступит одновременно в два места, - на соединенные вместе входы счетчиков D2.1-D4.1 и на вход «С» счетчика D4.2. Счетчики D2.1 - D4.1 будут сброшены в ноль. Диоды VD4, VD8, VD9, VD12 откроются нулями, поступившими на их катоды с выходов счетчиков, и триггер Шмитта вернется в нулевое состояние. На входах «R» D2.1 - D4.1 установится ноль и они начнут снова считать импульсы, а на выходе «Х1» появится единица. Таким образом, будет отработан первый полупериод.

Еще через 5000 импульсов описанный выше процесс повторится, и на вход «С» D4.2 поступит второй импульс, а на его выходе Х1 установится логический моль. Полный период отработан, начнется следующий.

При входной частоте 32768Hz и заданном коэффициенте деления 10000 на выходе Х1 будет частота 32768 / 10000 = 3,2768 Hz, на выходе Х2 - 1,6384 Hz, на выходе Х4 - 8,8192 Hz, на выходе Х8 - 0,4096 Hz. Таким же образом можно установить и другой коэффициент деления, в указанных в начале статьи пределах Недостаток данного способа установки частоты (или коэффициента деления), наверное, в том, что может потребоваться еще один прибор - микрокалькулятор О.

Диод VD21 нужен для предохранения схемы генератора от выхода из строя при неправильной полярности подключения внешнего источника питания.

Печатная плата для данного прибора не разрабатывалась, так как он собран на отрезке макетной платы с посадочными местами под четыре микросхемы.

Микросхемы можно заменить аналогами серий К1561, CD40. Микросхемы К176 здесь использовать НЕЛЬЗЯ! У них уже диапазон питания и кварцевый генератор на K176ЛE5 не работает.

Часовой резонатор на 32768 Hz можно заменить резонатором на другую частоту, но не более 1 MHz. Очень удобны (с точки зрения вычисления выходной частоты) резонаторы на 100 kHz и 500 kHz. При использовании таких резонаторов может потребоваться изменить параметры цепей C1-R1-R2-С2 в очень широких пределах (так, чтобы получить устойчивую генерацию на основной частоте) Впрочем, подбор этих элементов может потребоваться и с резонатором на 32768 Hz.

Диоды любые импульсные маломощные, например, КД503, КД510, КД521, КД522 или импортные 1N4148. Можно попробовать диоды других типов, например, Д9 или КД102.

Тумблеры - миниатюрные, импортные. Они расположены на плате горизонтально и одним из выводов припаяны к общей дорожке, которая используется как шина их общего соединения.