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Industriell gefertigte Funktions-generatoren haben meist einenentscheidenden Nachteil; sie sind fürden Freizeitelektroniker zu teuer.Zumal man dieses Gerät, im Gegensatzzu Servicewerkstätten, in den seltenstenFällen voll auslasten kann. Aus diesemGrund wurde bei der beschriebenenSchaltung besonderes Augenmerk aufein günstiges Verhältnis zwischenAnschaffungskosten und praktischemNutzen gelegt, das sich mit demFunktionsgenerator IC-XR2206 erzielenläßt. Die Schaltung erreicht zwar nichtdie "Spitzendaten" eines Industrie-gerätes, zeichnet sich jedoch durcheinfachen Aufbau und Abgleich, Viel-seitigkeit und praxisgerechte Hand-habung aus.So können die Kurvenformen(Funktionen)SinusDreieckRechteckRechteck-Impulsfolgeund Sägezahn über einen Schalter abge-rufen werden.Die Skala der Frequenzeinstellung istlinear.Die erzeugte Frequenz überstreichteinen Bereich von 9 Hz . . . 220 kHz.Neben einer speziellen Endstufe, die füreine niedrige Ausgangsimpedanz sorgt,stehen drei geeichte Ausgangsspannungs-bereiche zur Verfügung; 0 . . . 10 mV,0 . . . 100 mV und 0 . . . l V (effektiv).Der Abgleich der Schaltung ist auchohne Oszilloskop möglich, das Gerätläßt sich sehr kompakt in einemGehäuse unterbringen.

Das IC-XR2206Eine ausführliche Beschreibung des ICswurde bereits in Elektor September1975 veröffentlicht.Das Innenleben des XR2206 ist inBild l grob skizziert. WichtigsterBestandteil ist der VCO, eigentlich einstromgesteuerter Oszillator, dessenFrequenz von den beiden Kompo-nenten Cext und Rext bestimmt wird.Ein integrierter Transistor entkoppeltden Ausgang des VCOs. Sein Kollektorist an Pin 11 zugänglich.Abhängig von dem logischen Zustandam FSK-Eingang (Pin 9), ist derAnschluß 7 oder 8 aktiviert, so daß die

Der Funktionsgenerator ist einvielseitiges und nützliches Gerät,das es ermöglicht, Selbstbau-schaltungen einfach und schnellzu überprüfen. Er sollte deshalbin der "Grundausstattung" einesAmateurlabors nicht fehlen.

Möglichkeit besteht durch unterschied-liche Beschaltung dieser beiden Aus-gänge eine Frequenzumtastung(FSK = frequency shift keying) vorzu-nehmen.Der Multiplizierer und Sinuskonvertersorgt für die weitere Signalaufbereitung.Für den Symmetrie- und Klirrfaktor-abgleich sind weitere Anschlüsse vor-handen (13 . . . 16). Der Gleich-spannungsanteil der Ausgangsspannungwird über Anschluß 3 eingestellt.Über einen Spannungsfolger steht dasSinus- Dreieck- und Sägezahnsignalniederohmig an Pin 2 zur Verfügung.Der AM-Eingang (Pin l) ermöglicht eineAmplitudeneinstellung und Modulationdes Oszillatorsignals.Die lineare FrequenzeinstellungDie Spannung an den Punkten 7 und 8wird im IC auf 3 V (typ.) stabilisiert,wobei die Temperaturdrift sehr geringistDer entnommene, bzw. über einenWiderstand nach Masse fließendeStrom (If) darf zwischen l μA und3 mA varriieren. Die geringsteTemperaturdrift ergibt sich allerdingsbei Strömen zwischen 15 μA und750 μA.Von diesem Strom If und der externenKapazität Cext hängt die Oszillator-frequenz ab.Der formelmäßige Zusammenhanglautet:

Aus der letzten Formel resultiert einehyperbelförmige, also nichtlineareFrequenzeinstellung (Bild 2, Kurve a).Man würde also ein "umgekehrt"logarithmisches Potentiometerbenötigen, um eine annähernd lineareFrequenzeinstellung zu erzielen.Durch einen kleinen Schaltungstrickist es jedoch möglich, auch mit einemlinearen Potentiometer eine lineareFrequenzeinstellung zu realisieren(Bild 2, Kurve b). Bild 3 zeigt dieentsprechende Teilschaltung.Am Anschlußpunkt 7 des ICs liegt einekonstante Spannung von 3 V. DerStrom, der von Pin 7 nach Masse fließtist direkt proportional der Ausgangs-

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Bild 1. Innenleben des Funktionsgenerator-bausteins XR 2206.

Bild 2. Die Besonderheit dieses Funktions-generators liegt in der linearen Frequenz-einstellung, was den Bedienungskomfort desGerätes erhöht.

Bild 3. Diese Beschaltung des XR 2206 ermög-licht eine lineare Teilung der Frequenzskala.

frequenz. Ändert man diesen Stromlinear, ändert sich auch die Frequenzlinear. Die Stromänderung erfolgt mitHilfe des Spannungsteilers R4, Pl, P6und R7, wobei die Spannung Uf amSchleifer von P l von Bedeutung ist.Der Spannungsteiler ist so dimensioniert,daß sich die Spannung Uf am Schleifervon Pl zwischen ca. 0,3 V und 2,8 Veinstellen läßt. Die Spannung Ufbestimmt den Spannungsabfall anR5 (= 3 V - Uf) und damit nach demOhmschen Gesetz auch den durch denWiderstand fließenden, frequenz-bestimmenden Strom If. ZwischenSpannungsabfall und Strom besteht einlinearer Zusammenhang, mit einemlinearen Potentiometer ergibt sichdadurch eine lineare Skalenteilungfür die Frequenzeinstellung.

Ist Schalter S2 geschlossen, fließt (unterder Voraussetzung R5 = R6) genau derdoppelte Strom, was die Frequenzebenfalls verdoppelt. Der Einstellbereichvon P l umfaßt etwas mehr als eineDekade; d.h. z.B. von 9 Hz . . . 110 Hz.Der Feinabgleich wird mit P6vorgenommen.

Der GeneratorDie Gesamtschaltung des Generatorszeigt Bild 4a. Die Detailschaltung Bild 3ist sicherlich leicht wiederzufinden undbraucht deshalb nicht mehr erklärt zuwerden.Anschluß 2 ist der Ausgang für Sinus,Dreieck und Sägezahn. Rechteck undRechteckimpulsfolge liefert Pin 11. C1bis C4 sind die frequenzbestimmendenKondensatoren (Cext.). Die Bereichs-wahl erfolgt mit Sl. C5, C6 und C12sind Siebkondensatoren.Der Spannungsteiler R1, R2 halbiert dieBetriebsspannung und bestimmt überPin 3 die Gleichspannungseinstellungdes ICs, die Gleichspannung amAnschluß 2 beträgt dadurch ebenfalls

Mit P2 und P3 wird die

Amplitude des Ausgangssignalseingestellt. Der Abgleich erfolgtgetrennt für Sinus (P2) undDreieck/Sägezahn (P3), damit derSpitze/Spitze-Wert aller drei Spannungengleich ist, wobei die Umschaltung mitS3a erfolgt.Trimmpot. P4 dient zur Einstellung derSymmetrie der Kurvenformen Dreieckund Sinus, für den Klirrfaktorabgleichder Sinusfunktion ist P5 vorgesehen. DieUmschaltung zwischen Dreieck undSinus ist die Aufgabe des Kontakts S3b.Ist Schalter S4 geschlossen, liegt anAusgang ein Sägezahnsignal. Dabeiwird die integrierte Stromquelle im Taktdes an B liegenden Rechtecksignals vonAnschluß 7 nach 8 geschaltet. DieSteilheit der abfallenden Flanke hängtvon R8 ab. Der Widerstandswert von R8sollte nicht kleiner als l k sein.

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4aDie AusgangsstufeVon einem guten Signalgeneratorerwartet man eine niedrige Ausgangs-impedanz und eine leicht einstellbare,definierte Ausgangsspannung. DieseForderungen erfüllt die in Bild 4bgezeigte Ausgangsstufe. Die SignaleSinus, Dreieck und Sägezahn vomAusgang A des Generatorteils gelangenüber S5 an die Basis von Tl. DasRechteck- und Impulssignal liefert derAusgang B des Generators, bei diesemAusgang handelt es sich um denKollektoranschluß eines im ICenthaltenen Schalttransistors (sieheBild 1). R9 ist der Kollektorwiderstanddieses Transistors und bildet gleichzeitigzusammen mit R10 einen Spannungs-teiler, der die Amplitude des Rechteck-signals auf ca. 4,5 V begrenzt. Dadurchwird der Synchronausgang (Sync.) TTL-kompatibel, er ist darüber hinauskurzschlußfest und kann zum Ansteuernvon TTL-Schaltungen, zuSynchronisationszwecken und alsTriggerquelle für Oszilloskope dienen.T 1 sorgt als Emitterfolger für eineAnpassung des niederohmigen Ausgangs-teilers (R11, R12, R13) an die mit600 bzw. 2000 Ω relativ hochohmigenGeneratorausgänge. Der Spannungsteilerbesitzt die Verhältnisse l, 10 und 100und unterteilt so die Generator-

Bild 4a. Der Funktionsgenerator besteht nuraus einem integrierten Schaltkreis und einigenexternen Bauteilen.

Bild 4b. Die Ausgangsstufe verleiht demGenerator einen niedrigen Ausgangswiderstandund ermöglicht eine definierte Einstellung derAusgangsspannung.

Bild 4c. Das Netzteil ist mit einem integriertenSpannungsregler aufgebaut.

Bild 5. Bestückungsplan und Platinenlayoutder Funktionsgeneratorschaltung.

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Ausgangsamplitude in drei dekadische,mit S6 umschaltbare Bereiche.Innerhalb der Bereiche kann dieAusgangsspannung kontinuierlich mitP7 eingestellt werden.Die eigentliche Endstufe ist mit denTransistoren T2 bis T5 als gleich-spannungsgekoppelter Impedanzwandlerohne Spannungsverstärkung ausgeführt.T2 und T3 bilden einen Emitterfolgermit komplemetärer Darlingtonstufe, derfür eine hohe Eingangsimpedanz derEndstufe und niederohmigeAnsteuerung der ebenfallskomplementären AusgangstransistorenT4/T5 sorgt. Die hohe Eingangs-impedanz hält die Belastung von P7gering und erlaubt die Verwendungeines Folienkondensators für C7. Durchdie Dioden Dl . . . D3 erhalten dieTransistoren T4 und T5 eine Basis-vorspannung, die einen Ruhestrom vonca. 30 mA über die Emitterwiderständefließen läßt. Diese Maßnahme verringertwirksam die Übernahmeverzerrungder Endstufe. C9 koppelt das Ausgangs-signal gleichspannungsfrei aus, dieAusgangsimpedanz am AC-Ausgangbeträgt ca. 5 Ω, so daß Lautsprecherohne weiteres angeschlossen werdenkönnen. Auch der AC-Ausgang istkurzschlußfest.

Das NetzteilBild 4c zeigt das einfache, mit einemintegrierten Spannungsregler aufgebauteNetzteil, das eine Spannung von 12 Vliefert. Da Netzteil, Generator undEndstufe auf einer einzigen Platineuntergebracht sind, braucht lediglich derNetztransformator (ca. 15 V/0,5 A)angeschlossen zu werden. Die LED D8zeigt den Betriebszustand an.

Platine und FrontplatteDer gesamte Generator ist auf einerPlatine (Bild 5) untergebracht, würdenAufbau wesentlich erleichtert. Bild 6zeigt einen Frontplattenvorschlag. Diefunktionsbezogene Anordnung dereinzelnen Bedienungselemente hat sichin der Praxis als vorteilhaft erwiesen.Über dem Ein/Aus-Schalter liegt dieLED D8 zur Betriebskontrolle. Rechtsdaneben befindet sich das PotentiometerPL Die große Skala erlaubt eine über-sichtliche Frequenzeinstellung. Mit demSchalter "Hz" (x 1, x 10, x 100 undx1000) kann man den gewünschtenFrequenzbereich wählen; also10. .. 110 Hz, 100 H z . . . 1,1 kHz,l kHz ... 11 kHz, und10 kHz . . . 110 kHz. Diese Frequenzenlassen sich mit dem Schalter fx2 jeweilsverdoppeln, so daß insgesamt achtFrequenzbereiche zur Verfügung stehen.Der Wahlschalter für die verschiedenenKurvenformen befindet sich rechtsdaneben.Die Ausgangsspannung kann stufenlosvon 0 ... 10 mV, 0 ... 100 mV und0 . . . 1000 mV eingestellt werden,wobei die Bereichswahl mit demSchalter "mV" (x 1, x 10 und x 100)erfolgt. Das Ausgangssignal liegt an den

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Buchsen "AC" und dasSynchronisationssignal an den Buchsen"Sync.".

Verdrahtung und AufbauUm den Aufbau des Funktions-generators zu erleichtern ist in Bild 7ein Verdrahtungsschema angegeben.Insbesondere die Verdrahtung desWahlschalters für die verschiedenenKurvenformen scheint auf den erstenBlick recht kompliziert zu sein. Es istein Stufenschalter mit 4 Ebenen und5 Schaltstellungen erforderlich, derzunächst "intern" zu verdrahten unddann mit den entsprechendenAnschlüssen auf der Platinen zuverbinden ist (siehe Bild 7). Für dieVerdrahtung des Schalters S5 wirdempfehlen, abgeschirmtes Kabel zuverwreden, um ein Übersprechen desauf diesen Leitungen anstehendenRechtecksignals zu vermeiden. DieVerdrahtung der Schalter S1, S2 undS6, sowie der Ausgänge AC und Sync.ist unproblematisch.

BauteilhinweiseFür P1 ist ein Drahtpotentiometerempfehlenswert, da diese meist einebessere Linearität als Kohleschicht-potentiometer aufweisen. Natürlichkann man auch ein 10-Gang-Wendelpotimit Feintrieb einsetzen. Damit läßt sichdie Frequenz sehr genau einstellen;jedoch muß man dafür auch etwas tieferin die Tasche greifen. Für dieKondensatoren C l . . . C4 sind aus-schließlich hochwertige Typen (MKM)zu verwenden.Der für die Kurvenformeinstellungverwaltete Stufenschalter kannnatürlich auch durch drei einzelneSchalter (S3a, S3b, S4 und S5) ersetztwerden (siehe Bild 8). Ob es sich dabeium eine kostengünstiger Lösung handelt,hängt sicherlich von den benutztenSchaltern ab. Außerdem sind Abstriche

Bild 6. Eine übersichtliche Frontplatteerleichtert das Arbeiten mit dem Gerät.

Bild 7. Verdrahtungsschema für die Buchsen,Schalter und Potentiometer der Frontplatte.

Bild 8. Der für die Kurvenformeinstellungverwendete Stufenschalter kann durch dreiSchalter (S3a, S3b,S4 und S5) ersetzt werden.

Bild 9. Mit dieser einfachen Hilfsschaltungkann man einen recht genauen Frequenz-abgleich durchführen.

beim Bedienungskomfort zu machen.Trotzdem sollte diese Möglichkeit nichtunerwähnt bleiben.

Der AbgleichNachdem die Bestückung der Platinenund die Verdrahtung der externenSchalter und Potis vorgenommen wurde,ist der ganze Aufbau sorgfältig zukontrollieren. Danach kann man dasGerät einschalten und die Betriebs-spannung messen, die um höchstens10% von 12 V abweichen sollte.

AmplitudenabgleichZunächst ist S6 in Stellung l(bzw. x100) zu bringen und P7 zumrechten Anschlag zu drehen (maximaleAmplitude).Sinussignal wählen, mit einer Frequenzvon ca. l kHz.P2 auf Minimum; d.h. Schleifer an MasseP4 und P5 in MittelstellungAn den Ausgang (AC) des Gerätes ist einVielfachmeßgerät anzuschließen, daseinen Wechselspannungsmeßbereich von2 Veff aufweist. Mit P2 eine Ausgangs-spannung von l Veff oder 2 Veffeinstellen. Dazu folgende Anmerkung:Der Vorteil der höheren Ausgangs-spannung von 2 Veff wird mit demNachteil einer schlechteren Kurvenformbei hohen Frequenzen (über ca. 50 kHz)erkauft. Deshalb die Empfehlung,l Veff einzustellen, um bei Frequenzenbis ca. 200 kHz noch eine brauchbareKurvenform zu erhalten. Um den imDatenblatt angegebenen niedrigenKlirrfaktor von typ. 0,5% zu erreichen,ist ein weiterer Abgleich unumgänglich,der jedoch ein Klirrfaktormeßgeräterfordert. Dazu noch ein Hinweis: Trotzsorgfältigen Platinen-Layouts undabgeschirmter Leitungen von und zu S 5tritt (größtenteils im IC selbst) Über-sprechen zwischen Rechteck- undSinusausgang auf, was mit zunehmender

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Frequenz der Sinuskurve Nadelimpulseüberlagert. Für Anwendungen, die einenmöglichst niedrigen Klirrfaktorerfordern, kann man den Rechteck-ausgang Sync. kurzschließen und so dieStörquelle beseitigen.Zunächst wird mit P5 auf minimaleVerzerrung des Ausgangssignalsabgeglichen und mit P4 der Feinabgleichvorgenommen.Steht kein Klirrfaktormeßgerät zurVerfügung, hat sich die Mittelstellungder Potis P4 und P5 als günstig erwiesen.Die Amplitude des Dreieck undSägezahnsignals kann man mit P3einstellen.Auf Dreieck umschalten und mit Hilfevon P3 am Meßgerät eine Spannung vonca. 0,8 V einstellen. Der Abgleich miteinem Oszillografen ist naürlich auchmöglich.Sinus: Mit P2 auf 2,82 Vss abgleichen(entspricht l Veff), bzw. 5,65 Vss(2 Veff).Dreieck: Mit P3 auf 2,82 Vss, bzw.5,65 Vss abgleichen.Damit ist der Amplitudenabgleichbeendet.

FrequenzabgleichHierbei bieten sich grundsätzlich zweiMöglichkeiten an.1. Mit einem Frequenzzähler.

P l auf 100 Hz einstellen,Frequenzzähler an den Synchron-ausgang anschließen und mit P6 auf100 Hz abgleichen.

2. Mit Hilfe einer Ersatzschaltung(Bild 9).

Die von dem Klingeltransformatorgelieferte Wechselspannung von ca.6 . . . 12V wird gleichgerichtet und übereinen Widerstand von l k einemLautsprecher zugeführt. Damit liegt amLautsprecher eine pulsierende Gleich-spannung von 100 Hz, die gut hörbar ist.

Zusätzlich erhält der Lautsprecher übereinen 100 Ω Widerstand ein 100 HzSinussignal vom Tongenerator (AC Aus-gang). Da sich die Signale addieren,entsteht eine Schwebung. Mit P6 ist aufSchwebungsnull abzugleichen. Dies wirdin den seltensten Fällen gelingen, dasowohl die Netz-, als auch die Generator-frequenz zeitlichen SchwankungenUnterworfen ist. Man sollte sich deshalbmit dem Erreichen einer niedrigenSchwebungsfrequenz (weniger als 5 Hz)begnügen.