Синусоїдальних коливань - Студопедія
Низькочастотні ІГ (звуковий і ультразвуковий частот) виробляють синусоїдальні коливання з плавно і ступінчасто регульованими частотами (20 Гц-200 кГц), амплітудою (від часток мілівольт до 150 В) при кількох фіксованих значеннях опору навантаження1 мВ.
Нелінійні спотвореннясинусоїдального вихідного сигналу характеризуються коефіцієнтом гармоніки (%), рівним відношенню середньої квадратичної напруги суми всіх гармонік сигналу U2. Uk, крім першої, до середньої квадратичної напруги U1 першої (основної) гармоніки:
Коефіцієнт Kг залежить від значень частоти та вихідної потужності сигналу.
Діапазон частот, що генеруютьсяхарактеризується коефіцієнтом перекриття /Спер, рівним відношенню максимальної частоти, що генерується fmах до мінімальної fmin
Розширення діапазону частот, що генеруються, можливе за рахунок застосування часткових піддіапазонів.
Стабільність частотиІГ визначається ставленням абсолютної зміни .частоти Δf до початкової частоти fо за певних умов:
де f1 - Частота ІГ, змінена зовнішніми умовами.
Точність установки частоти визначається якістю шкальних пристроїв та механізмів органів налаштування.
Абсолютна похибка встановлення частоти для ІД
де df - Відносна похибка; n - Мінімальне значення абсолютної похибки установки частоти, Гц.
Вимірювальні генератори мають мінімальний вихідний опір, значення якого можна регулювати для узгодження з опором зовнішнього навантаження. Вони передбачається регулювання у межах частоти і напруги (потужності) вихідного сигналу.
Вимірювальний генератор складається із задаєгенератора, підсилювача потужності, вихідного устрою (рис. 8.1).
Мал. 8.1. Схема вимірювального генератора низької частоти
Задавальний генератор(збудник) створює стабільні за частотою та амплітудою синусоїдальні коливання в необхідному діапазоні частот. Він багато в чому визначає характеристики ІД (форму чи періодичність вихідного сигналу). Залежно від схемного рішення генератора, що задає, ІГ ділять на LC-генератори, генератори на биттях і RC-генератори.
Підсилювач потужностізабезпечує розв'язку генератора, що задає, від навантаження, посилює напругу (потужність) генерованих коливань (підвищує енергетичний рівень сигналів) на заданому навантаженні, тобто узгодить вихід генератора, що задає, з вихідним пристроєм ІГ .
Вихідний пристрійскладається з атенюатора, що узгоджує трансформатора, електронного вольтметра. Атенюатор змінює, а електронний вольтметр контролює рівень вихідної напруги (потужності), що підводиться до навантаження. Узгоджуючий трансформатор узгодить вихідний опір ІГ з опором навантаження, що забезпечує отримання максимальної вихідної потужності та мінімальних нелінійних спотворень.
LC-генератори. У LC-генераторах частота коливань f, що генеруються, визначається ємністю С і індуктивністю L коливального контуру задає генератора, що працює в режимі самозбудження:
Основні недоліки LC-генераторів - громіздкість коливального контуру та складність його перебудови. Для створення вимірювального генератора із регульованою частотою 20 Гц. 20 кГц, тобто при коефіцієнті перекриття Kпер=10 3 потрібні великі ємності та індуктивності. Широкого поширення LC-генератори не набули; виготовляються вони вузький діапазон частот чи одну чи кількафіксованих частот.
Генератори на биття. генератор, Що Задає, складається з двох високочастотних, близьких по частоті малопотужних генераторів LC-типу, змішувача і фільтра низьких частот (рис. 8.2). Генератор фіксованої частоти
Рис, 8.2. Схема генератора на биття
генерує коливання частоти f1 генератор регульованої частоти генерує коливання частотою f2, яка плавно регулюється в деяких межах. Напруги цих частот через буферні каскади (катодні або емітерні повторювачі) надходять на змішувач. В результаті взаємодії коливань із частотами f1 і f2 на виході змішувача утворюються коливання серії комбінаційних частот ±mf1 ± nf2 (m та n — цілі числа) та частоти f, що дорівнює різниці частот f2—f1. Фільтр низьких частот затримує вищі частоти та виділяє різницеву частоту, тобто частоту биття f, напруга якої посилюється в підсилювачі низьких частот і через атенюатор подається на вихід.
Значення частот f1 і f2 вибирають такими, щоб частота різниці лежала в діапазоні низьких частот (наприклад, f1 = 180 кГц, f2 = 180÷200 кГц, f= 0÷20 кГц). Недоліки генераторів на биття - складність схеми та відносна нестабільність низької частоти. Однак ці генератори застосовують у вимірювальній техніці, так як вихідна напруга в них не
залежить від частоти і весь діапазон вихідних частот плавно змінюється зі зміною ємності змінного конденсатора коливального контуру генератора регульованої частоти. За схемою генератора на биття виконані генератори ГЗ-18, ГЗ-104.
RC-генератори. Найбільш поширеними ІГ низької частоти є RC-генератори, виконані за схемою, зображеною на рис. 8.1 та характеризуються простотою схеми та хорошими характеристиками. RC-генератор, що задаєє двокаскадний підсилювач з RC позитивним частотно-залежним зв'язком (рис. 8.3). Позитивний зворотний зв'язок створюється фазуючим дільником, утвореним резисторами та конденсаторами R1, С1 та R2, С2, призначеними для забезпечення умов самозбудження лише на одній частоті.
Мал. 8.3. Схема RC-генератора
Умова генерації напруги синусоїдальної форми
де К = Ке j? - Комплексний коефіцієнт передачі підсилювача; β = βе jψ - комплексний коефіцієнт зворотного зв'язку.
Підсилювач потужності призначений для створення необхідної потужності на навантаженні у всьому діапазоні частот, що генеруються. Напруга на виході підсилювача змінюється від нуля до максимуму за допомогою резистора, що включений на його вході. Підсилювач складається з каскадів посилення напруги та потужності. 8.4). Напруга на виході підсилювача вимірюється вольтметром.
Вольтметр підключається до входу атенюатора і служить для контролю вихідної напруги ІД. Шкала вольтметра відградуйована у середньоквадратичних значеннях синусоїдального сигналу - у вольтах, а також у децибелах. Ослаблення в децибелах відраховується щодо рівня 0,775 [20 lg
За схемою RC-генераторів виконані ІГ синусоїдальної напруги низької частоти ГЗ-33; ГЗ-34; ГЗ-102; ГЗ-109.
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: