Creazione di onde quasi sinusoidali da onde quadre

Introduzione

Poche cose danno più soddisfazioni di un'onda quadra perfetta emessa da dispositivi quali i timer 555. Tuttavia, se quell'uscita è pensata come un segnale audio, si scopre presto quanto sia sgradevole per l'orecchio umano. Una soluzione semplice utilizza una serie di condensatori e resistori che convertono l'onda quadra in un'onda sinusoidale, dando origine a un segnale audio gradevole dal suono naturale.

Esempio

Il Digi-Keyer originale è stato progettato per fornire codici Morse uniformi alle ricetrasmittenti dei radioamatori. Un progetto per ricreare il 50enne Digi-Keyer è stato ampliato per includere l'uscita audio così da consentire agli utenti di ascoltare i codici generati. Poiché è anche il suo 50° anniversario, è stato selezionato il timer 555 per generare i toni audio. L'uscita del 555 è un'onda quadra. Le seguenti fasi di conversione sono state illustrate utilizzando la funzione ambito di un attrezzo multiuso basato su PC di Digilent, Analog Discovery II.

Uscita 555

L'altezza tonale dell'onda quadra di uscita originale può essere regolata per mezzo di un potenziometro. Nella Figura 1 è rappresentato lo schema del generatore di toni del 555, che è abilitato nel pin di reset da segnali provenienti da altri circuiti del Digi-Keyer. I campioni d'onda sono presi dai punti di prova TP4-TP6.

Figura 1: Circuito del tono del 555 con punti di prova.

Trasformazione della forma d'onda

Un resistore da 750 ohm sull'uscita del 555, insieme a un condensatore da 0,22 μF su TP4, costituisce la prima trasformazione da un'onda quadra perfetta a una forma a "dente di squalo". Vedere la Figura 2. Un'altra combinazione resistore/condensatore su TP5 produce un'onda a "dente di sega" seguita da un'onda più sinusoidale su TP6. Il condensatore di uscita finale conferisce all'onda una forma sinusoidale più definita e disaccoppia eventuali segnali c.c. L'aggiunta dei resistori attenua anche l'uscita ai livelli delle cuffie. Questo, insieme al modellamento dell'onda, crea toni piacevoli.

Figura 2. Forme d'onda dei punti di prova.

Conclusioni

Il campionamento di ogni punto di prova utilizzando cuffie con controllo del volume incorporato è un ottimo modo per sperimentare l'asprezza dell'onda quadra rispetto alla morbidezza dell'onda quasi sinusoidale. Questo esempio utilizza semplici dispositivi passivi per alterare l'onda quadra. È possibile costruire circuiti più elaborati utilizzando contatori o amplificatori operazionali servendosi della configurazione del ponte di Wien.

Risorse

Come funziona il Digi-Keyer

Aggiornamento del Digi-Keyer originale

Come funzionano i flip-flop JK

Cosa sono i circuiti di temporizzazione RC

Assemblaggio del Digi-Keyer

Siete interessati a costruire il Digi-Keyer e a scoprirne il funzionamento? DigiKey mette a disposizione il set completo di progetti, la distinta base, il codice di programmazione, i file PCB e altro ancora in questo repository:

https://media.digikey.com/pdf/Project%20Repository/Digikeyer.zip