Генератор сигналов звуковой частоты своими руками. Генератор Ужасных Звуков (ГУЗ). Генераторы на полевых транзисторах

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.

Радиолюбителям необходимо получать различные радиосигналы. Для этого необходимо наличие нч и вч генератора. Зачастую такой тип приборов называют генератор на транзисторе за его конструктивную особенность.

Дополнительная информация. Генератор тока – это автоколебательное устройство, созданное и используемое для появления электрической энергии в сети или преобразования одного вида энергии в другой с заданной эффективностью.

Автоколебательные транзисторные приборы

Генератор на транзисторе разделяют на несколько видов:

по частотному диапазону выдаваемого сигнала;
по типу выдаваемого сигнала;
по алгоритму действия.

Частотный диапазон принято подразделять на следующие группы:

30 Гц-300 кГц – низкий диапазон, обозначается нч;
300 кГц-3 МГц – средний диапазон, обозначается сч;
3-300 МГц – высокий диапазон, обозначается вч;
более 300 МГц – сверхвысокий диапазон, обозначается свч.

Так подразделяют диапазоны радиолюбители. Для звуковых частот используют промежуток 16 Гц-22 кГц и тоже делят его на низкие, средние и высокие группы. Эти частоты присутствуют в любом бытовом приёмнике звука.

Следующее разделение – по виду выдаваемого сигнала:

синусоидальный – происходит выдача сигнала по синусоиде;
функциональный – на выходе у сигналов появляется специально заданная форма, например, прямоугольная или треугольная;
генератор шума – на выходе наблюдается равномерный диапазон частот; диапазоны могут быть различны, в зависимости от нужд потребителя.

Транзисторные усилители различаются по алгоритму действия:

RC – основная область применения – низкий диапазон и звуковые частоты;
LC – основная область применения – высокие частоты;
Блокинг-генератор – используется для производства сигналов-импульсов с большой скважностью.

Изображение на электрических схемах

Для начала рассмотрим получение синусоидального типа сигнала. Самый известный генератор на транзисторе такого типа – генератор колебаний Колпитца. Это задающий генератор с одной индуктивностью и двумя последовательно соединёнными ёмкостями. С помощью него производится генерация требуемых частот. Оставшиеся элементы обеспечивают требуемый режим работы транзистора на постоянном токе.

Дополнительная информация. Эдвин Генри Колпитц – руководитель отдела инноваций «Вестерн Электрик» в начале прошлого века. Был пионером в разработке усилителей сигнала. Впервые произвёл радиотелефон, позволяющий разговаривать через Атлантику.

Также широко известен задающий генератор колебаний Хартли. Он, как и схема Колпитца, достаточно прост в сборке, однако требуется индуктивность с отводом. В схеме Хартли один конденсатор и две последовательно соединённые катушки индуктивности производят генерацию. Также в схеме присутствует дополнительная ёмкость для получения плюсовой обратной связи.

Основная область применения вышеописанных приборов – средние и высокие частоты. Используют для получения несущих частот, а также для генерации электрических колебаний малой мощности. Принимающие устройства бытовых радиостанций также используют генераторы колебаний.

Все перечисленные области применения не терпят нестабильного приёма. Для этого в схему вводят ещё один элемент – кварцевый резонатор автоколебаний. В этом случае точность высокочастотного генератора становится практически эталонной. Она достигает миллионных долей процента. В принимающих устройствах радиоприёмников для стабилизации приёма применяют исключительно кварц.

Что касается низкочастотных и звуковых генераторов, то здесь есть очень серьёзная проблема. Для увеличения точности настройки требуется увеличение индуктивности. Но увеличение индуктивности ведёт к нарастанию размеров катушки, что сильно сказывается на габаритах приёмника. Поэтому была разработана альтернативная схема генератора Колпитца – генератор низких частот Пирса. В ней индуктивность отсутствует, а на её месте применён кварцевый резонатор автоколебаний. Кроме того, кварцевый резонатор позволяет отсечь верхний предел колебаний.

В такой схеме ёмкость не даёт постоянной составляющей базового смещения транзистора дойти до резонатора. Здесь могут формироваться сигналы до 20-25 МГц, в том числе звуковые.

Производительность всех рассмотренных устройств зависит от резонансных свойств системы, состоящей из емкостей и индуктивностей. Отсюда следует, что частота будет определена заводскими характеристиками конденсаторов и катушек.

Важно! Транзистор – это элемент, произведённый из полупроводника. Имеет три вывода и способен от поданного входного сигнала небольшой величины управлять большим током на выходе. Мощность элементов бывает разная. Используется для усиления и коммутации электрических сигналов.

Дополнительная информация. Презентация первого транзистора была проведена в 1947 г. Его производная – полевой транзистор, появился в 1953г. В 1956г. за изобретение биполярного транзистора была вручена Нобелевская премия в области физики. К 80-м годам прошлого века электронные лампы были полностью вытеснены из радиоэлектроники.

Функциональный транзисторный генератор

Функциональные генераторы на транзисторах автоколебания изобретены для производства методично повторяющихся сигналов-импульсов заданной формы. Форма их задаётся функцией (название всей группы подобных генераторов появилось вследствие этого).

Различают три основных вида импульсов:

прямоугольные;
треугольные;
пилообразные.

Как пример простейшего нч производителя прямоугольных сигналов зачастую приводится мультивибратор. У него самая простая схема для сборки своими руками. Часто с её реализации начинают радио электронщики. Главная особенность – отсутствие строгих требований к номиналам и форме транзисторов. Это происходит из-за того, что скважность в мультивибраторе определяется емкостями и сопротивлениями в электрической цепи транзисторов. Частота на мультивибраторе находится в диапазоне от 1 Гц до нескольких десятков кГц. Высокочастотные колебания здесь организовать невозможно.

Получение пилообразных и треугольных сигналов происходит путём добавления в типовую схему с прямоугольными импульсами на выходе дополнительной цепочки. В зависимости от характеристик этой дополнительной цепочки, прямоугольные импульсы преобразуются в треугольные или пилообразные.

Блокинг-генератор

По своей сути, является усилителем, собранным на базе транзисторов, расположенных в один каскад. Область применения узка – источник внушительных, но скоротечных по времени (продолжительность от тысячных долей до нескольких десятков мкс) сигналов-импульсов с большой индуктивной плюсовой обратной связью. Скважность – больше 10 и может доходить до нескольких десятков тысяч в относительных величинах. Наблюдается серьезная резкость фронтов, по своей форме практически не отличающихся от геометрически правильных прямоугольников. Применяются в экранах электронно-лучевых приборов (кинескоп, осциллограф).

Генераторы импульсов на полевых транзисторах

Главное отличие полевых транзисторов – сопротивление на входе соизмеримо с сопротивлением электронных ламп. Схемы Колпитца и Хартли можно собирать и на полевых транзисторах, только катушки и конденсаторы необходимо подбирать с соответствующими техническими характеристиками. В противном случае генераторы на полевых транзисторах работать не будут.

Цепи, задающие частоту, подчиняются таким же законам. Для производства высокочастотных импульсов лучше приспособлен обычный прибор, собранный с использованием полевых транзисторов. Полевой транзистор не шунтирует индуктивность в схемах, поэтому генераторы вч сигнала работают более стабильно.

Регенераторы

LC-контур у генератора можно заменить путём добавления активного и отрицательного резистора. Это регенеративный путь получения усилителя. Такая схема обладает положительной обратной связью. Благодаря этому происходит компенсация потерь в колебательном контуре. Описанный контур называется регенерированным.

Генератор шума

Главное отличие – равномерная характеристика нч и вч частот в требуемом диапазоне. Это означает, что амплитудная характеристика всех частот этого диапазона не будет отличаться. Используются преимущественно в аппаратуре для измерений и в военной отрасли (особенно самолёто,- и ракетостроении). Кроме того, применяют для восприятия звука человеческим ухом – так называемый «серый» шум.

Простой звуковой генератор своими руками

Рассмотрим простейший пример – ревун. Понадобятся всего четыре элемента: плёночный конденсатор, 2 биполярных транзистора и резистор для подстройки. Нагрузкой будет электромагнитный излучатель. Для питания устройства достаточно простой батарейки на 9В. Работа схемы проста: резистор задаёт смещение на базу транзистора. Через конденсатор происходит обратная связь. Резистор для подстройки изменяет частоту. Нагрузка должна быть с высоким сопротивлением.

При всём многообразии типов, размеров и форм исполнения рассмотренных элементов мощных транзисторов для сверхвысоких частот до сих пор не придумано. Поэтому генераторы на транзисторах автоколебания применяют в основном для нч и вч диапазонов.

Видео

В данной статье описывается простой генератор звуковых частот, проще говоря - пищалка. Схема простая и состоит всего из 5 элементов, если не считать батарейку и кнопку.

Описание схемы:
R1 задает смещение на базу VT1. А с помощью C1 осуществляется обратная связь. Динамик является нагрузкой VT2.

Сборка:
Итак, нам понадобится:
1) Комплементарная пара из 2х транзисторов, то есть один NPN и один PNP. Подойдут практически любые маломощные, например КТ315 и КТ361 . Я использовал то, что было под рукой - BC33740 и BC32740.
2) Конденсатор 10-100нФ, я использовал 47нФ (маркировка 473).
3) Подстроечный резистор около 100-200 кОм
4) Любой маломощный динамик. Можно использовать наушники.
5) Батарейка. Можно практически любую. Пальчиковую, или крону, разница будет только в частоте генерации и мощности.
6) Небольшой кусок фольгированного стеклотекстолита, если планируется делать все на плате.
7) Кнопка или тумблер. Мной была использована кнопка из китайской лазерной указки.

Итак. Все детали собраны. Приступаем к изготовлению платы. Я сделал простенькую плату поверхностного монтажа механическим путем (то есть при помощи резака).

Итак, все готово к сборке.

Сначала монтируем основные компоненты.

Потом впаиваем провода питания, батарейку с кнопкой и динамик.

На видео показана работа схемы от 1.5В батарейки. Подстроечный резистор меняет частоту генерации

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Мой блокнот
VT1	Биполярный транзистор	КТ315Б	1	В блокнот
VT2	Биполярный транзистор	КТ361Б	1	В блокнот
C1	Конденсатор	10-100нФ	1	В блокнот
R1	Резистор	1-200 кОм	1

Это очень простой самодельный звуковой генератор для тренировки . Принцип работы конструкции довольно прост: схема устроена так, что при замыкании контакта напряжения, раздается звуковой сигнал.

Схема устройства

Изначально использовалась схема карманной сигнализации, но немного переделав получился отличный звуковой генератор.

Шлейф не нужен - не ставим его. Клеммы для подключения телеграфного ключа соединяются где стоял выключатель (в конструкции выключатель стоит в батарейном отсеке). На транзисторах VT1, VT2 собран мультивибратор. При замыкании ключа (телеграфного) схема замыкается и раздается сигнал (так как шлейф отсутствует). Элементы смонтированы на стеклотекстолите 1-1,5 мм.

Тут использованы транзисторы МП41 (можно МП25, МП42, МП40 или более современные похожей структуры). Резисторы типа MLT. Конденсатор керамический К10.

Динамик использован с платы компьютера, но можно использовать любой другой с сопротивлением 50-200 Ом. Выключатели подойдут абсолютно любые.

Источник питания - гальванический элемент (АА) 1.5 В. Подойдут батареи из двух или трех элементов, так как от этого зависит громкость сигнала.

Частота подбирается с помощью конденсатора. Потребляемый ток: 1-2 мкА (дежурный) и 20 мкА (рабочий).

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.