2.2 Измерительные генераторы.
Измерительные генераторы – источники, вырабатывающие стабильные сигналы с известными параметрами, частотой, напряжением (мощностью) и формой. Измерительные генераторы обладают возможностью регулировки параметров выходного сигнала. Их применяют в настройке измерительной и радиоэлектронной аппаратуры, устройств автоматики и вычислительной технике, градуировке приборов. С помощью ИГ питают различные измерительные устройства, построенные на резонансных и мостовых методах.
По диапазону частот генерируемых сигналов различают: инфранизкочастотные ИГ до 20 кГц; низкочастотные – 200 кГц; звуковые -20Гц-20кГц, ультразвуковые; высокочастотные, сверхвысокочастотные.
По форме генерируемых сигналов: синусоидальные низкой частоты; синусоидальные высокой частоты; периодических импульсов прямоугольной формы; сигналов специальной формы и т.д.
Низкочастотные ИГ (звуковой и ультразвуковой частот) вырабатывают синусоидальные колебания с плавно и ступенчато регулируемыми частотами.
ИГ состоит из задающего генератора, усилителя мощности, выходного устройства.
Задающий генератор (возбудитель) создает стабильные по частоте и амплитуде синусоидальные колебания в требуемом диапазоне частот. В зависимости от схемного решения задающего генератора ИГ делят на LC – генераторы, генераторы на биениях и RC- генераторы.
Усилитель мощности обеспечивает развязку задающего генератора от нагрузки, усиливает напряжение (мощность) генерируемых колебаний на заданной нагрузке, т.е. согласует выход задающего генератора с выходным устройство ИГ.
Выходное устройство состоит из аттенюатора, согласующего трансформатора, электронного вольтметра. Аттенюатор изменяет, а электронный вольтметр контролирует уровень выходного напряжения (мощности), подводимого к нагрузке. Согласующий трансформатор согласует выходное сопротивление ИГ с сопротивлением нагрузки, что обеспечивает получение максимальной выходной мощности.
Принцип построения низкочастотных цифровых генераторов.
К генератору синусоидальной формы предъявляются определенные требования по диапазону задания частоты и амплитуды выходного сигнала, их стабильности и плавности, перестройке частоты и др. Здесь имеют место преимущества цифровых генераторов перед аналоговыми: они удобнее в эксплуатации, имеют более высокое быстродействие, более наглядную индикацию частоты. Цифровые генераторы позволяют осуществить автоматическую перестройку частоты по заданной программе. В цифровых генераторах реализуется метод формирования сигнала при помощи ЦАП.
М
етод
состоит в том, что синусоидальный сигнал
аппроксимируется кусочно-ступенчатым
сигналом.
Рассмотри упрощенную структурную схему устройства.
КГ
ДЧ
Сч
ЦАП
Кварцевый генератор вырабатывает короткие импульсы с периодом следования Ти. На выходе делителя частоты с регулируемым коэффициентом деления получается новая последовательность импульсов с периодом следования Δ=κТи, равным шагу дискретизации. Импульсы поступают в счетчик. Кодовая комбинация, определяется числом импульсов, накопленных в счетчике, передается в ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь), где преобразуется в аналоговый сигнал соответствующий числу импульсов. После накопления определенного числа импульсов счетчик переполняется и сбрасывается в нуль. Формирование нового периода ступенчатой кривой начинается с приходом (m+1) – го импульса.
Изменяя шаг дискретизации, можно изменять частоту формируемого сигнала. Информация о значении частоты сформированного сигнала выдается на цифровой индикатор генератора.
Высокочастотные генераторы сигналов.
Высокочастотные ИГ используют для настройки радиовещательных приемников при измерении характеристик четырехполюсников и питании различных радиоустройств.
Основными узлами ИГ высокой частоты общего применения являются задающий генератор, широкополосной усилитель-модулятор и выходное устройство.
Задающий генератор вырабатывает синусоидальные напряжения.
Амплитудная модуляция осуществляется в широкополосном усилителе-модуляторе с переменным коэффициентом усиления, управляемым электрическим напряжением. Модулирующее напряжение создается либо внутренним генератором низкой частоты, либо внешним генератором.
Выходное устройство представляет собой систему калиброванных аттенюаторов, уменьшающих напряжение в целое число раз( кратное 10), и потенциометра, обеспечивающего плавную регулировку выходного напряжения. Электронный вольтметр включен на выходе аттенюатора, отградуирован в значениях выходного сигнала. Выход генератора рассчитан на подключение коаксиального кабеля с выносным делителем напряжения.
В ИГ высокой частоты предусматривается вспомогательный выход через широкополосной усилитель для точного измерения частоты цифровым частотомером.
Вопросы для самоконтроля
Дать определение измерительным генераторам?
Где применяются измерительные генераторы?
Классификация измерительных генераторов?
Достоинства и недостатки импульсных генераторов?