Régóta készültem már arra, hogy építek egy függvénygenerátort. Az ember ilyenkor igyekszik átnézni a már megjelent publikációkat, áramköri ötleteket, vajon mások mit alkottak eddig a témában. Így kerültem egyre közelebbi barátságba a MAXIM cég MAX038 típusú áramkörével, amelynek katalógus adatai meglehetősen csábítóak voltak. A 16 oldalas gyári ismertető a széles frekvenciatartományon és az előállítható hullámformákon túl sok egyéb kiaknázható lehetőséget sejtet. Végül döntöttem, MAX038-as áramkör lesz a generátor motorja.

Buktatók és gondolatok a tervezés során

Jónéhány, a támában megjelent kapcsolást áttanulmányozva kezdett olyan érzésem lenni, hogy a szerzők egy része sosem építette meg a leközölt kapcsolást. Még a patinás, nagy múltú ELEKTOR is publikált olyan - a MAX038 környezetébe tervezett - áramköri megoldást, amely nem tudta, és nem is tudhatta a cikkben közölt paramétereket. A MAX4638 analóg multiplexer alkalmazása kommutátorként kiváló ötletnek tűnt első ránézésre, csak akkorák a belső kapacitásai, hogy 6 MHz-nél magasabb frekvenciára nem lehetett rávenni, a szerző által prognosztizált 20 MHz-el szemben. Természetesen azért ezt az ötletet is átvettem, csak erősen átdolgozva. Mindenesetre az analóg multiplexer alkalmazásának ötlete erősen meghatározta a generátor áramköreinek kialakítását, de nem a MHz-es tartományban.

Egy nagyon fontos tervezési szempont, amit figyelembe kellett venni, hogy a MAX038 rendkívül zavarérzékeny áramkör. Mikroamper nagyságrendbe eső vezérlő áramokat igényel, amelynél a környezeti zaj kiszűrése és a vezetékezés megfelelő kialakítása kritikus. Ezért az egyik fő tervezési szempont az volt, hogy a NYÁK GND-vezetékein folyó áramok minél kisebb, nem kívánatos zavarfeszültségeket keltsenek, amelyet a kétoldalas, teliföldes NYÁK tervezés hivatott kordában tartani. A másik szempont az volt, hogy a több tucatnyi vezérlő, szabályozó vezeték ne vigyen be zajt a MAX038 környezetébe. Erre két módszer kínálkozott: egyrészt ahol csak lehetett, alacsony impedancián vinni a jeleket, másrészt elkerülni a jelek kábelezését, potenciométerekhez, kapcsolókhoz történő ki-, bevezetését, ezzel szemben lehetőleg egyenáramú vezérlést alkalmazni. Így talán már érthető lesz az első ránézésre soknak tűnő analóg multiplexer és egy-két nem szokványos IC alkalmazása.

 Az első kísérleti panelbe DIP tokozású MAX038 került, a frekvenciasávokat meghatározó kondenzátorokat (rotary) forgókapcsoló váltotta. Az eredmény nem volt meggyőző. A tok mérete és a huzalokkal bekötött kondenzátorokra ráült parazita induktivitások miatt a jelalak torzult. Emiatt döntöttem úgy, hogy a MAX038 és közvetlen környezete SMD tokozású áramkörökből legyen megépítve.

A frekvencia meghatározó kondenzátorok váltására először a már korábban említett MAX4638 analóg multiplexer került az áramkörbe, majd a hazai boltokban is kapható CD4051. Ez utóbbival el lehetett érni a 20 MHz-es határt, de a nem eléggé kicsi RDS ON csatornaellenállás miatt a felső vezérlőáram tartományban DC szuperponálódott a MAX038 C_OSC bemenetére, emiatt erősen torzult a jelalakok formája.
Végül egy vegyes megoldás hozta meg a várt eredményt: a kommutátort mini REED relékből állítottam össze, digitális vezérléssel, így már 38 MHz-ig (sinus) sikerült felvinni a határfrekvenciát, az elvárt minőségű jelalakok mellett.

A kimeneti erősítő tervezése során el akartam kerülni a meglehetősen kényes, kompenzált feszültségosztókat és a nagyfrekvencia potenciométerrel történő leosztását.
Megoldásként az Analog Devices cég AD834 típusú DC-500 MHz sávszélességű analóg szorzója kínálkozott. Ezzel a tokkal egycsapásra megoldódott az egyenfeszültséggel történő nagyfrekvenciás kimeneti szintszabályozás, valamint az amplitudó moduláció is.

A MAX038 D_adj és F_adj vezérlő bemenetei eleve kínálták a PWM és FM moduláció lehetőségét, ezért terveztem a generátorba egy a hangfrekvenciás tartományban üzemelő, független hullámforma-generátort is. Ezt a funkciót az Intersil ICL8038 áramkörére bíztam, igaz a szinusz hullámformája hagy némi kívánnivalót maga után, de minőségi modulációs meghajtásra készült egy külső jelbemenet is.

Az eddig leírtakból látszik, hogy nagyon sokféle és sokfajta jelet kell egy készüléken belül vezérelni, írányítani kimenetekről bemenetekre, úgy, hogy azok ne szedjenek össze mindenféle környezeti zajt.
Ennek a káosznak a kordában tartására terveztem be több analóg útválasztót (multiplexert), amelyeket binárisan kódolt jelekkel, az előlapra szerelt encoderekkel lehet vezérelni.
Ezekkel az egynyomógombos encoderekkel választhatók ki a modulációs jelek, a modulációs mód, a sweep üzemmódjai és a frekvenciasávok.