La realizarea unui osciloscop pe frecvențe joase sau chiar până la 100 kHz este nerentabilă utilizarea bobinelor. Când se dorește și reglarea frecvenței într-o plajă mare, se recurge la soluția mixării, care duce la scheme complexe. În aceste cazuri se utilizează oscilatoarele cu rețea pasivă RC. La frecvențe joase elementul variabil nu poate fi condensatorul, deoarece nu se fabrică la valori mai mari de 500 pF. S-a ajuns astfel la soluția curentă cu potențiometru sau rezistențe comutate, fiind și cea mai ieftină. Apare însă un dezavantaj major ca urmare a uzurii potențiometrului și decalibrării în timp.
Apariția circuitelor integrate în tehnologie CMOS a făcut posibilă adoptarea unei soluții intermediare având la bază comutatorul cu rezistențe calibrate. Astfel, modificarea valorii rezistenței se face cu ajutorul unui comutator electronic comandat digital prin intermediul a două taste (crește-descrește sau up-down).
Figura alăturată conține un oscilator RC realizat cu negatoare (porțile 1/3 și 1/4 din CI-1) tip MMC4069. Frecvența este determinată de constanta de timp R*C1. R poate lua orice valoare între R și 16R, în funcție de starea contactelor electronice conținute în circuitul integrat CI-2. Se obțin astfel 16 valori discrete ale frecvenței.
Pentru comanda contactelor electronice se utilizează un numărător stânga-dreapta tip MMC40193 (CI-3).
Schimbarea frecvenței se efectuează prin închiderea contactului K1 pentru micșorare și K2 pentru mărire. Trecerea de la o valoare la alta se face la fiecare secundă ca urmare a impulsurilor furnizate de generatorul de tact realizat cu două negatoare (1/5 și 1/6) din capsula MMC4069 (CI-1).
La încetarea apăsării tastei (K1 sau K2), schimbarea frecvenței încetează și se memorează valoarea respectivă până la aplicarea unei noi comenzi.
Semnalul generat este disponibil la ieșirea 4 a porții 1/2, iar negatul acestuia la ieșirea 2 a porții 1/1.
Generatorul este util în laboratoare sau ateliere de service unde numărul de manipulări este ridicat.
📌 Explicații de funcționare
-
- Oscilatorul Principal de Semnal: Nucleul este format din porțile inversoare logice 1/3 și 1/4 (din CI-1,
MMC4069). Acestea sunt conectate într-o rețea astabilă clasică, a cărei frecvență depinde direct de condensatorul fix C1 și de rezistența echivalentă totală aplicată în serie cu R1. Porțile 1/1 și 1/2 acționează ca buffere (tampon) pentru a livra semnalul dreptunghiular principal și semnalul său în antifază (negat) fără a perturba bucla de oscilație. - Rețeaua de Rezistențe Ponderate (DAC R-2R modificat): În loc de potențiometru mecanic, schema folosește o scară de rezistențe în serie (R, 2R, 4R, 8R) conectate în paralel cu comutatoarele analogice bilatere din
MMC4066(CI-2). Valoarea nominală a rezistenței totale este dictată de câte dintre comutatoare sunt închise sau deschise la un moment dat. Acest montaj realizează practic un convertor digital-analogic (DAC) primitiv cu 4 biți, capabil să genereze 16 trepte distincte (valori discrete) de rezistență și implicit 16 frecvențe diferite. - Numărătorul Reversibil și Memoria (CI-3): Circuitul
MMC40193este un numărător binar sincron în sus/în jos (up/down de 4 biți). El ține minte starea digitală curentă (codul binar de la 0000 la 1111) și o trimite direct către comutatoarele din CI-2. Când nicio tastă nu este apăsată, numărătorul își păstrează starea intactă, funcționând ca o memorie digitală pentru treapta de frecvență aleasă. - Generatorul de Tact pentru Autoscanare: Porțile rămase 1/5 și 1/6 din
MMC4069formează un al doilea oscilator (de frecvență foarte joasă, cca. 1 Hz). Atunci când se ține apăsat butonul K1 (Scade) sau K2 (Crește), acest generator trimite impulsuri periodice către intrările de numărare ale lui CI-3, făcând frecvența principală să se modifice automat, treaptă cu treaptă, la fiecare secundă, până când utilizatorul eliberează tasta.
- Oscilatorul Principal de Semnal: Nucleul este format din porțile inversoare logice 1/3 și 1/4 (din CI-1,
🛠️ Ghid de piese echivalente moderne
Deoarece circuitele din seria MMC produse de IPRS Băneasa în anii ’80-’90 nu se mai fabrică, acestea pot fi înlocuite direct cu echivalentele standard din seria CMOS industrială CD4000, respectând tensiunea de alimentare indicată de +10V.
- CI-1 (MMC4069): Circuit cu 6 porți inversoare.
-
- Echivalent modern direct: CD4069UB sau HEF4069UB în capsulă DIP-14. Este esențial ca integratul să aibă sufixul UB (unbuffered), deoarece porțile ne-tamponate au o funcționare mult mai liniară în mod analogic ca oscilatoare RC.
-
- CI-2 (MMC4066): Comutator analogic cvadruplu.
-
- Echivalent modern direct: CD4066B sau HCF4066BE în capsulă DIP-14. Modelele moderne funcționează perfect la tensiunea de 10V și au o rezistență internă de conducție mai mică (R_on), îmbunătățind precizia treptelor.
-
- CI-3 (MMC40193): Numărător binar reversibil pe 4 biți.
-
- Echivalent modern direct: CD40193B sau HCF40193 în capsulă DIP-16.
- Atenție: Nu folosiți variantele din seria 74 (ex. 74HC193), deoarece acestea sunt proiectate doar pentru o tensiune maximă de 5-6V și s-ar arde instantaneu la tensiunea de +10V din schemă.
-
- Condensatoarele C2 (0,33 μF) și C3 (100 μF):
- Pentru C1 și C2 (care determină timpii de oscilație), folosiți condensatoare moderne cu film din poliester (MKT sau MKP). Acestea au o stabilitate termică mult superioară vechilor condensatoare ceramice româneşti, prevenind fuga frecvenței în timp ce aparatul se încălzește.
- Pentru C3 se va folosi un condensator electrolitic standard de 100 μF / 16V sau 25V
