33

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1

по дисциплине «Электрорадиоизмерения»

для студентов заочного обучения

Теоретический материал для Задания 1

Измерительные генераторы

Измерительные генераторы вырабатывают сигналы любой формы. Эти детерминированные - заранее известные сигналы, параметры которых известны пользователю, используются для проверки и настройки аппаратуры.

Классификация измерительных генераторов осуществляется:

• по диапазону частот генерируемых колебаний,

• видам модуляции,

• условиям эксплуатации,

• точности.

В зависимости от диапазона частот измерительные генераторы подразделяются на:

- измерительные низкочастотные генераторы, которые работают в диапазоне от 20 Гц до 200 кГц.

- измерительные высокочастотные генераторы, которые работают в диапазоне до 30 МГц.

- измерительные сверхвысокочастотные генераторы, которые работают в диапазоне частот от 30 МГЦ до 10 ГГЦ. Имеют коаксиальный выход.

- измерительные сверхвысокочастотные генераторы с волноводным выходом, работающие в диапазоне частот свыше 10 ГГц.

- измерительные генераторы в оптическом диапазоне.

В зависимости от допустимых погрешностей (точности установки) основных параметров: частоты, уровня выходного напряжения (мощности), глубины модуляции и т.д. – измерительные генераторы разделяются на І, ІІ и ІІІ классы.

Приведённое выше подразделение измерительных генераторов учитывается при обозначении генераторов таким образом:

а) генераторы Г2 – являются генераторами шумовых сигналов;

б) генераторы Г5 – генераторы импульсов прямоугольной формы;

в) генераторы Г3 и Г4 – генераторы сигналов синусоидальной формы, причём: Г3 – генераторы низкочастотные (до 2 МГц), Г4 – генераторы высокочастотные (включая СВЧ).

Обобщённая схема измерительного генератора

1 блок – задающий генератор в зависимости от типа измерительного генератора имеет тип "RC" или "LC", вырабатывает синусоидальный сигнал, частоту которого может изменять пользователь.

Простейшая схема задающего генератора представляет собой усилитель с положительной обратной связью (ПОС).

Чтобы данная схема являлась генератором, необходимо выполнить два условия генерации:

1) условие амплитуд. Напряжение подаваемое с выхода усилителя на его вход по цепи положительной обратной связи (ПОС) должно совпадать в установившемся режиме по амплитуде с напряжением на входе усилителя. Для выполнения условия амплитуд в цепи ПОС сигнал необходимо уменьшить во столько раз во сколько он был усилен усилителем.

2) условие фаз. Напряжение подаваемое с выхода усилителя на его вход по цепи положительной обратной связи (ПОС) должно совпадать по фазе с напряжением на входе усилителя. Для выполнения условия фаз необходимо:

φ_ус + φ_ПОС =

где φ_ус – сдвиг фазы сигнала усилителем;

φ_ПОС – сдвиг фазы сигнала схемой положительной обратной связи.

В зависимости от элементов включённых в цепь ПОС задающие генераторы делятся на 2 типа "RC" и "LC".

"RC" и "LC" цепочки являются избирательными устройствами, определяющими частоту генерации.

2 блок – широкополосный усилитель – усилитель с постоянным коэффициентом усиления в рабочем диапазоне частот задающего генератора.

3 блок – выходное устройство, служит для согласованного включения генератора с нагрузкой.

Выходное сопротивление измерительных генераторов имеет определённое значение. Наиболее распространены сопротивления 600, 75, 50, 15, 10,

5 Ом. Нужная величина выходного сопротивления выбирается исходя из условий необходимости согласования генератора с нагрузкой.

Выход генератора может быть симметричным относительно земли или несимметричным. При несимметричном выходе необходимо при подключении нагрузки соблюдать полярность.

Делитель напряжения в выходном устройстве служит для изменения пределов величины выходного сигнала.

4 блок – блок питания, питает все нелинейные активные элементы схемы.

5 блок – индикатор выходного сигнала, шкала которого градуируется в абсолютных (вольтах) или относительных (децибелах) единицах измерения.

Задающий генератор типа "rc"

В качестве примера "RC" генератора рассмотрим схему 1.2 Автогенератор типа RС с мостом Вина.

Назначение элементов схемы:

VT₁; VT₂ – нелинейные активные элементы, которые образуют 2^х каскадный усилитель, охваченный положительной обратной связью. Благодаря 2^х каскадному усилителю выполняется условие фаз.

Каскады усилителя с общим эмиттером (ОЭ) каждый сдвигает фазу на π. Следовательно φ_ус = и условие фаз: φ_ус + φ_ПОС = выполняется, если φ_ПОС = 0.

Последовательно-параллельное соединение RC (мост Вина) – делитель напряжения, обеспечивающий выполнение условия амплитуд и условия фаз.

На различных частотах сдвиг фаз цепочки RC различный. На частоте

φ_ПОС = 0; К_ОС = 1/3.

Если К_УС = 3, то на этой частоте выполняется и условие фаз и условие амплитуд.

Изменяя величину элементов делителя R и C, пользователь изменяет частоту генерации.

R₁, R₂; R₅, R₆ – делители напряжения по питанию, определяют положение рабочей точки (точки покоя) на вольт-амперной характеристике транзисторов.

C₁R₄; C₃R₈ – элементы внутрикаскадной отрицательной обратной связи (элементы эмиттерной стабилизации, элементы автоматического смещения).

T – термосопротивление для температурной стабилизации.

C₂; C₅ – разделительные конденсаторы по постоянной составляющей (по питанию).

C₄ – блокировочный конденсатор для защиты источника питания от переменной составляющей.