9.3. Генераторы гармонических сигналов

Рассмотрение возможных схемных решений и специфичных параметров ИГ гармонических сигналов удобно проводить, опираясь на классификацию ИГ видов Г3 и Г4 и относя к ним синтезаторы частоты и ГКЧ.

9.3.1. Низкочастотные генераторы

Низкочастотные ИГ перекрывают, как отмечалось в § 9.1, диапазон частот 20 Гц...300 кГц. Эти граничные частоты достаточно условны, и в настоящее время характерна тенденция к расширению диапазона в сторону высоких (до 10 МГц) и инфранизких (до 0,01 Гц) частот. В первом случае это достигается с помощью тех же схемных решений, а во втором требует разработки специальных схем характерных для синтезаторов частоты и генераторов сигналов специальной фор­мы. Модуляция генерируемого сигнала в низкочастотных ИГ, как правило отсут­ствует — они сами являются источниками модулирующих напряжений. Поэтому типовая структурная схема

Рис. 9.2. Структурная схема низкочастотного ИГ.

низкочастотного ИГ может быть представлена в упро­щенном виде, как показано на рис. 9.2.

Основные параметры ИГ, регламентируемые ГОСТ 10501—74, обеспечивают­ся схемой ЗГ (f-параметры, форма и стабильность уровня выходного сигнала). В современных ИГ применяются ЗГ двух типов: RС-генераторы и генераторы на биениях. Они изучаются в курсе «Радиотехнические цепи и сигналы». Поэтому отметим лишь характерные особенности ЗГ на основе этих генераторов. Приме­нительно к RС-генераторам это относится к форме генерируемого сигнала. Если не предъявляется повышенных требований к значению КГ, используются генера­торы с частотно-задающей положительной и частотно-независимой отрицательной обратной связью. Для малых КГ более оптимальной оказывается схема с частот­но-независимой положительной и частотно-задающей отрицательной обратной связью. В генераторах на биениях все чаще применяют в качестве генератора фиксированной частоты кварцевые генераторы. Дополнение их делителями часто­ты с различными коэффициентами деления и преобразователями позволяет по­декадно уменьшать диапазон частот ЗГ и автоматически регулировать частоту генератора переменной частоты. Такой способ стабилизации частоты биений, по­лучивший название диапазонно-кварцевой стабилизации, реализуется с помощью системы ФАПЧ.

Следующим функциональным узлом ИГ является усилитель, обеспечивающий требуемый энергетический уровень выходного сигнала. Как правило, это усили­тель мощности с малым выходным сопротивлением, выполняемый схемно в виде операционного усилителя (см. § 3.6.4). Нагрузкой его является аттенюатор вы­ходного устройства, обеспечивающий изменение выходного сигнала ИГ в широ­ких пределах. Аттенюаторы низкочастотных ИГ служат характерным примером резистивных аттенюаторов (см. рис. 3.18, а): дискретные низкоомные делители напряжения (как правило, через 20 или 10 дБ).

Установка опорного значения напряжения на входе аттенюатора и плавная регулировка его производятся с помощью потенциометра R и контролируются встроенным вольтметром. Как видно из рис. 9.2, при нулевом ослаблении атте­нюатора вольтметр оказывается подключенным непосредственно к нагрузке гене­ратора и точно измеряет напряжение на ней даже при рассогласовании сопротив­ления нагрузки с выходным сопротивлением ИГ. Поэтому, хотя выходное сопро­тивление ИГ является малым (5,50 или 600 Ом), он может работать на несогласованную нагрузку при сохранении значений U-параметров. Необходи­мость в согласующих трансформаторах возникает только в специальных случаях (например, при симметричных нагрузках).

Современные низкочастотные ИГ обеспечивают в дополнение к рассмотрен­ному: генерацию сигнала прямоугольной формы в виде меандра (снимается с до­полнительного выхода ИГ); переход от частотных шкал ЗГ к встроенным ЦЧ, что существенно повышает точность установки частоты; введение наряду с линейной логарифмической шкалы частот; автоматическое управление частотой ИГ, пуск и остановку в любой части шкалы, перемену направления перестройки и много­кратную перестройку; дистанционное управление частотой и напряжением, по­зволяющее использовать ИГ в ИВК и ИИС.