30. Классификация измерительных генераторов. Генераторы низкой частоты. Структурная схема, характеристики и параметры. Цифровые генераторы сигналов.
Измерительные генераторы сигналов (автогенераторы) - источники образцовых сигналов. Отличаются от обычных генераторов возможностями точной установки и регулировки формы и параметров выходных сигналов с заданной точностью; имеют высокую стабильность параметров и встроенные измерительные приборы, позволяющие контролировать установки сигналов.
Классификация измерительных генераторов:
По форме выходного сигнала:
Г2 - Генераторы шумовых сигналов, Г6 - Генераторы сигналов сложной формы, – генераторы инфранизких частот, генераторы импульсов, отличных по форме от прямоугольного
Г3 - Генераторы сигналов низкочастотные – источники гармонических (синусоидальных) колебаний низких частот (от единиц герц до 300кГц)
Г4 - Генераторы сигналов высокочастотные – приборы, вырабатывающие гармонические модулированные и немодулированные колебания высоких и сверхвысоких частот (от 0,1МГц и до десятков гигагерц)
Г5 - Генераторы импульсов – источники одиночных или периодических видеоимпульсов, обычно прямоугольной формы
Г7 - Синтезаторы частоты – прибор, вырабатывающий гармонический сигнал заданной частоты
амплитуды)
По частотному диапазону:
1. инфранизкочастотные (0,01...20 Гц),
2. низкочастотные, или генераторы звукового диапазона (20...300000 Гц),
3. генераторы высоких частот (0,3...300 МГц),
4. сверхвысокочастотные (СВЧ, свыше 300 МГц).
По виду модуляции:
1. амплитудная
2. частотная
3. фазовая
4. импульсная
Генераторы низкой частоты.
Обобщенная структурная схема генератора НЧ
З
адающий
генератор гармонических колебаний
содержит активный четырехполюсник
(усилитель) и пассивный четырехполюсник
обратной связи.
В НЧ генераторах этот блок строят по схеме RC – генератора с плавной и дискретной перестройкой по частоте. Это объясняется тем, что габариты и параметры L и C элементов на низких частотах становятся неприемлемыми
Задающий генератор определяет форму и частоту выходного сигнала. Используется 3 метода генерирования: прямой; метод биения; метод электронного моделирования
Усилитель в НЧ генераторе предназначен для увеличения амплитуды сигнала до опорного уровня, по которому калибруют выходной аттенюатор. В усилителе часто предусматривают плавную регулировку опорного уровня.
Устройство контроля параметров представляет собой электронный вольтметр, обеспечивающий паспортную точность установки опорного уровня и его измерение при плавной регулировке.
Аттенюатор предназначен для дискретной регулировки уровня выходного сигнала. В генераторах НЧ на выходе должен быть предусмотрен согласующий трансформатор для получения стандартных значений выходного сопротивления (например 5, 50, 600 Ом). С помощью трансформатора реализуется симметричный относительно земляной шины выход. Аттенюатор вместе с согласующим трансформатором образуют выходное устройство генератора НЧ, они производят согласование по сопротивлению (в схеме большое, на выходе надо меньше).
Основные параметры: диапазон перестройки по частоте; пределы регулирования среднеквадратического значения выходного напряжения; диапазон установки параметров модуляции; выходное сопротивление
Метрологические параметры - пределы допускаемой погрешности установки:
частоты. Погрешность определяется неточностью градуировки, временной нестабильностью задающего генератора, дискретностью шкалы и конструкцией отсчетного устройства.
уровня сигнала и параметров модуляции. Погрешность определяется точностью контроля опорного уровня и погрешностью градуировки аттенюатора. Паспортная точность гарантируется только при работе генератора на активную нагрузку, сопротивление которой равно выходному сопротивлению Rвых.
напряжения
поддерживания выход напряжения
формы выходного сигнала
Цифровые генераторы сигналов
Цифровой генератор – устройство, которое в отличие от аналогового позволяет любую форму сигнала построить по точкам.
=> выход
Генератор тактовых импульсов вырабатывает периодическую последовательность коротких импульсов с периодом следования Т и подает ее на делитель. На выходе делителя частоты с регулируемым коэффициентом деления g получается преиодическая последовательность импульсов с периодом следования g*T – шаг дискретизации. Импульсы поступают в счетчик, который вычисляет номер ячейки, в которой записано мгновенное значение сигнала. На выходе имеем последовательность во времени кодов, которые подаются на ЦАП, который преобразует последовательность цифр в аналоговый сигнал.
достоинства:
высокая точность установки и стабильность частоты; малый коэффициент нелинейных искажений; постоянство уровня выходного сигнала; высокое быстродействие; простая установка требуемой частоты; наглядная индикация
недостатки:
вырабатывается ступенчатый сигнал, ступенька = интервалу дискретизации, т.е. не может выдать гладкий сигнал. Однако можно сделать маленькую ступеньку.