Низькочастотні генератори
Низькочастотні генератори, або генератори низьких частот (ГНЧ), є джерелами синусоїдального сигналу різних діапазонах частот: F 200 кГц. У приладах деяких типів поруч із синусоїдальним сигналом виробляється сигнал, званиймеандром.
Мал. 2.1. Структурна схема аналогового ГНЧ
ГНЧ застосовуються для всебічного дослідження трактів радіоприймальних пристроїв, для живлення мостів змінного струму та ін.
генератор, Що Задає, визначає форму і всі частотні параметри сигналу: діапазон частот, похибка установки частоти, нестабільність частоти, коефіцієнт нелінійних спотворень.
Якщо на лицьовій панелі приладу форма сигналу не вказана, вона завжди синусоїдальна. Як задає використовуються генератори типуRC,коливальна система яких складається з фазуючихRC- ланцюгів. Весь частотний діапазон генератора поділений на 3-4 піддіапазони. Кожному піддіапазон відповідає певне значення опору резистора (рис. 2.2), що дозволяє змінювати частоту дискретно.
Мал. 2.2. Принцип встановлення частоти генератора, що задає
Плавне встановлення частоти здійснюється конденсатором змінної ємності, який обслуговує всі піддіапазони. Задають генератори типу RC прості, дешеві, мають малий коефіцієнт нелінійних спотворень та малі масогабаритні розміри.
Формула частоти коливань генератора типуRC:
. (2.1)
У деяких ГНЧ дискретне регулювання частоти здійснюється не резистором, а конденсатором. Тоді плавне встановлення частоти забезпечується змінним резистором-потенціометром. Підсилювач послаблює вплив наступних блоків на генератор, що задає, роблячи його частотні параметри більш якісними,забезпечує посилення сигналу по напрузі (потужності) та дозволяє плавно змінювати напругу на виході.
Узгоджувальний трансформатор призначений для ступінчастого узгодження вихідного опору генератора з опором навантаження, що підключається.
Наявність у трансформатора середньої точки (с.т.) дозволяє отримувати дві однакові за значенням, але протилежні за фазою вихідні напруги (рис. 2.3).
Мал. 2.3. Електрична принципова схема узгоджувального трансформатора із середньою точкою
Вихідний узгоджувальний трансформатор використовується у генераторах з підвищеним рівнем вихідної потужності. Більшість низькочастотних генераторів вихідний трансформатор відсутня.
Перемикач навантаження забезпечує узгодження вихідного опоруДвихгенератора з опором навантаженняRn. Якщо не виконується узгодження, то напруга на виході не відповідає встановленому індикатором генератора, генератор навіть може вийти з ладу. Найбільш поширеними значеннямиДвихє 5, 50, 600 і 6000 Ом. Для узгодження опорів виходу 1 в комплекті з приладом поставляється спеціальне навантаження 50 Ом з кабелем.
Контроль вихідної напруги забезпечується електронним вольтметром типу У-Д або електромеханічним вольтметром випрямляючої системи. Індикатор вихідної напруги завжди показує середньоквадратичне значення синусоїдального сигналу.
Атенюатор забезпечує отримання на виході різних за значенням напруги, що змінюються дискретно. При цьому вхідний та вихідний опори атенюатора не змінюються і узгодження не порушується. Іноді ослаблення вказується над вольтах, а децибелах.
Ослаблення, яке вносить атенюатор, розраховується за формулою:
,(2.2)
деUвх(B) - напруга на вході атенюатора;Uвих(B) - напруга на виході атенюатора.
Розглянемо два приклади.
Приклад 1. Визначити напругу на виході генератора у вольтах, якщо на вході вона становить 1, а на виході U = 60 дБ. На підставі формули запишемо:
Приклад 2. Визначити значення загасання, що вноситься атенюатором генератора, якщо напруга на його вході становить 1, а на виході 100 мВ.
На підставі формули запишемо
.
Цифрові ГНЧ.
Цифрові ГНЧ порівняно з аналоговими мають якісніші метрологічні характеристики: меншу похибку установки та нестабільності частоти, менший коефіцієнт нелінійних спотворень, стабільність рівня вихідного сигналу.
Такі генератори набувають все більшого поширення в порівнянні з аналоговими за рахунок вищої швидкодії, спрощення установки частоти, виключення суб'єктивної помилки в заданні параметрів вихідного сигналу. Завдяки вбудованому мікропроцесору у цифрових ГНЧ можна за заданою програмою автоматично перебудовувати частоту сигналу.
p align="justify"> Робота цифрових ГНЧ заснована на принципі формування числового коду з подальшим перетворенням його в аналоговий гармонійний сигнал, який апроксимується функцією, що моделюється за допомогою цифро-аналогового перетворювача (ЦАП). Структурну схему цифрового ГНЧ представлено на рис. 2.4.
Мал. 2.4. Структурна схема цифрового ГНЧ
генератор імпульсів, що задає, з кварцовою стабілізацією частоти виробляє короткі імпульси в періодичній послідовності, які надходять на дільник частоти. На виході дільника частоти з регульованим коефіцієнтом розподілу утворюється послідовність імпульсів із заданим періодом прямування,визначальним кроком дискретизації.
Лічильник підраховує надходять на нього імпульси, кодова комбінація накопичених у лічильнику імпульсів подається в цифро-аналоговий перетворювач, який виробляє відповідну напругу. Після переповнення лічильник обнулюється і готовий до початку формування наступного періоду.
Тема 2.2.Генератори сигналів високої частоти
Високочастотні та надвисокочастотні генератори, або генератори високих та надвисоких частот (ГВЧ і ГСВЧ), є джерелами синусоїдального і не менше одного модульованого за яким-небудь параметром сигналів (амплітудно-модульованого -АМ-сигнал, частотно-модульованого - ЧМ-сигнал) параметрами. Форма сигналів на виході ГВЧ представлена на рис. 2.5.
Мал. 6.5. Синусоїдальний (а) та амплітудно - модульований (б) сигнали на виході ГВЧ
Якщо на лицьовій панелі приладу форма сигналів не вказана, це завжди синусоїдальний і АМ-сигнал.
Наведені сигнали характеризуються такими параметрами:f- несуча (модульована) висока частота,F- низька частота, що модулює,M-коефіцієнт амплітудної модуляції.
ГВЧ і ГСВЧ перекривають такі діапазони несучих частот: 200 кГц. 30МГц (високі) таf> 30 МГц (надвисокі). Діапазон частот може бути розширений доf
генератор, Що Задає, виробляє короткі імпульси з частотою F і може працювати в авто коливальному (становище ключа «1») або в режимі, що чекає (становище ключа «2»). У режимі зовнішнього запуску частота проходження імпульсів визначається зовнішнім генератором, підключеним до гнізда «Вхід». Разовий запуск забезпечується натисканням кнопки пристрою зовнішнього та разового запуску.
Блок формуваннясинхронізуючих імпульсів (СІ) забезпечує необхідну форму СІ.
Блок затримки створює тимчасовий зсув на часtзосновних імпульсів щодо СІ, що надходять від генератора, що задає.
Блок формування основних імпульсів забезпечує отримання на виході імпульсів необхідної форми та тривалості.
Підсилювач збільшує амплітуду імпульсів, дозволяє змінювати їхню полярність і здійснює узгодження щодо опору з навантаженням, що постачається в комплекті з генератором.
Атенюатор зменшує амплітуду імпульсів у фіксоване число разів.
Вимірювальний блок є вольтметром, що контролює амплітудне значення імпульсного сигналу.
До основних метрологічних характеристик генераторів, які необхідно знати при виборі приладу, належать такі:
- Діапазон регулювання параметрів;
- допустима похибка встановлення кожного параметра;
- максимальна допустима часова нестабільність параметрів;