Вимірювальні генератори

Вимірювальні генератори є джерелом стабільних сигналів заданої форми, частоту і амплітуду яких можна змінювати у визначених межах. Вони використовуються при дослідженнях, настроюванні і перевірках різноманітних радіотехнічних пристроїв, при вирішенні інших практичних задач. За діапазоном частот вимірювальні генератори розділяють на низькочастотні (20 Гц…300 кГц), високочастотні (30 кГц…300 МГц) та надвисокочастотні (понад 300 МГц). До низькочастотних належать також генератори інфранизьких частот, нижня межа яких складає сотні або тисячні частки герца.

А. За призначенням і формою вихідних сигналів виділяють такі їх види: Г3,Г4 - генератори синусоїдних сигналів низької і високої частоти відповідно; Г5,Г6 - генератори імпульсних і спеціальної форми сигналів відповідно.

Б. Більшість генераторів сигналів низької частоти перекривають діапазони звукових 20 Гц... 20 кГц і ультразвукових 20...200 кГц частот, а деякі з них (Г3-105, Г3-110) - і діапазон відеочастот 20 кГц... 10 МГц. Вихідна потужність при узгодженому навантаженні генераторів регулюється від 1 мВт до 10 Вт.

Узагальнена структурна схема генератора відображена на рис. 6.56. Задавальний генератор визначає стабільність частоти і амплітуди вихідної синусоїдної напруги. Як правило, він виконується за схемою RC-генератора. Атенюатор забезпечує східчасте ослаблення СКЗ вихідної напруги в межах від 0 до 60...160 дБ через 10 дБ.

Рис.6.56.Структурна схема генератора сигналів низької частоти

В узгодженому режимі (вхідний опір навантаження дорівнює вихідному опору генератора) генератор віддає в навантаження максимальну потужність. Для забезпечення режиму роботи генератора, близького до узгодженого, паралельно зовнішньому навантаженню вмикається внутрішнє навантаження (звичайно дорівнює 600 Ом) за допомогою перемикача S, розміщеного на передній панелі генератора. Інколи, наприклад при вимірюваннях у лініях зв‘язку, виникає потреба в забезпеченні симетричного відносно корпусу (землі) виходу генератора. Це досягається застосуванням узгоджувального трансформатора, первинна обмотка якого вмикається до виходу підсилювача (рис. 6.56).

Вимірювач вихідної напруги генератора являє собою випрямний або електронний вольтметр, шкала якого проградуйована в СКЗ синусоїдної напруги. Вольтметр вмикається не на виході генератора, а перед атенюатором. Напруга на виході генератора визначається множенням показу вольтметра на коефіцієнт ділення, який отримують за шкалою атенюатора.

В. Генератори сигналів високої частоти генерують синусоїдні напруги в діапазоні частот до 300 МГц. При необхідності вихідна напруга може бути промодульована за амплітудою або частотою.

Узагальнена структурна схема високочастотного генератора наведена на рис. 6.58. Задавальний генератор виконується, як правило, за LC-схемою з багатьма межами вимірювання (6-8 піддіапазонів). Частотні піддіапазони установлюються зміною котушок, а в середині кожного піддіапазону перестроювання частоти здійснюється зміною ємності конденсатора. З виходу задавального генератора синусоїдна напруга подається одночасно в основний і допоміжний канали. Допоміжний канал складається із широкосмугового підсилювача 1 (ШП1) і призначається для вмикання до “Виходу 1В” (наприклад, частотоміра) з метою контролю частоти генератора.

Рис. 6.58. Структурна схема генератора сигналів високої частоти

Основний канал включає модулятор, ШП2, високочастотний атенюатор (Ат.ВЧ), систему автоматичного регулювання рівня напруги (АРР), канал здійснення зовнішньої або внутрішньої амплітудної модуляції вихідного сигналу (атенюатор низької частоти (Ат.НЧ), регулятор опорної напруги, генератор НЧ, перемикач S1), пристрій контролю параметрів вихідної напруги (детектор 2, перемикач S2, вольтметр V) і джерело живлення.

Частоту вихідної напруги генератора визначає задавальний генератор, а установлення потрібного значення амплітуди напруги генератора здійснюється за допомогою системи АРР. Система АРР складається з регулятора опорної напруги, детектора 1, диференціального підсилювача постійного струму (ППС). Вихідний сигнал основного каналу детектується і подається на один із входів ППС, на його другий вхід надходить сигнал з регулятора опорної напруги. Вихідна напруга ППС, пропорційна різниці вхідних напруг, подається на модулятор і змінює його коефіцієнт передачі так, що вхідна напруга модулятора стає рівною опорній напрузі. СКЗ напруги на виході основного каналу можна змінювати за допомогою Ат.ВЧ у межах від 0,8 мкВ до 0,5 В. Відносна похибка установлення вихідної напруги складає ...1,5 %, відносна похибка установлення частоти - ...2 %. Схема (рис. 6.48) покладена в основу будови генераторів Г4-102, Г4-102А, Г4-106 тощо.

Г. Ряд сучасних генераторів ультрависокої частоти ( Г4-107, Г4-116, Г4‑129 та ін.) побудовані за принципом ділення (множення) частоти. Вони відрізняються від розглянутих вище тільки принципом роботи задавального генератора.

Д. Генератори імпульсних сигналів виробляють електричні сигнали прямокутної форми з нормованими параметрами. Розрізняють генератори: безперервних послідовностей імпульсів з однаковими параметрами; серій однакових імпульсів, у тому числі й парних імпульсів; кодових груп (пакетів) імпульсів, кожен з яких може відрізнятися від інших одним або кількома параметрами. Крім перелічених сигналів генератори виробляють синхронізуючі імпульси тієї самої частоти, які використовуються для запуску різних схем.

Затверджені такі класи точності імпульсних генераторів: 0,0001; 0,001; 0,01; 0,1; 0,3; 1; 3; 5; 10 і 20. При цьому клас точності належить до одного параметра вихідного сигналу. Наприклад, похибка завдання основних імпульсів генератора Г5-54 складає .

Узагальнена структурна схема імпульсного генератора наведена на рис. 6.59.

Рис.6.59. Структурна схема генератора імпульсних сигналів

Задавальний генератор створює імпульсну або синусоїдну напругу потрібної частоти. Перетворювач формує з вихідних сигналів задавального генератора послідовність допоміжних коротких імпульсів, призначених для запуску блока формування основних імпульсів, які можуть служити для примусового запуску різноманітних зовнішніх пристроїв.

Лінія затримки забезпечує регульовану затримку основних імпульсів відносно синхроімпульсів. Час затримки регулюється в межах від 0,1 до 1000 мкс, іноді й більше. Формувач тривалості основних імпульсів створює пари імпульсів Старт і Стоп, часовий зсув між якими установлюють рівним потрібній тривалості основних імпульсів. Основні імпульси створюються у вихідному формувачі. При цьому імпульс Старт визначає фронт основного імпульсу, а імпульс Стоп - його зріз. У цьому блоці формується також максимальний рівень основних імпульсів U_max. На виході блока установлюється подільник напруги, який додатково зменшує амплітуду імпульсів у 10 і 100 разів.

Генератори імпульсів забезпечують основну відносну похибку задання частоти, тривалості і часової затримки ±3...10 %,

Дата добавления: 2014-10-15