Измерительные генераторы низкой частоты

Измерительные генераторы

Электронные измерительные.приборы.

Представляют собой сложные измерительные приборы, состоящие из различных преобразователей, усилителей, генераторов напряжения специальной формы и т.п. По сравнению с электромеханическими приборами они обладают следующими преимуществами:

1) Имеют более широкий амплитудный и частотный диапазон.

2) Могут использоваться в цепях с различной формой напряже­ния и тока.

3) Потребляют весьма малую мощность, т.е. обладают высоким входным сопротивлением. Все электронные приборы можно условно разделить на 4 группы.

1. Измерительные генераторы, которые представляют собой источники сигналов различной формы и частоты;

2. Измерительные приборы, служащие для измерения параметров электрического сигнала (амперметры, вольтметры, электронные осциллографы и т.д.).

3. Измерительные приборы, служащие для измерения параметров электрических цепей (измерители сопротивления, индуктивности, ёмкости, добротности и т. д.)

4. Элементы измерительной цепи (аттенюаторы, фазовращатели, вентили и т.д.)

Электронные измерительные приборы имеют обозначения, которые показывают, для какой цели они предназначены. Для этого служит система букв и цифр. На первом месте стоит буква, например:

А - для приборов измерителей тока,

В - для приборов измерителей напряжения,

Е - для измерителей параметров электрических цепей;

Г - измерительные генераторы.

На втором месте стоит цифра, определяющая, к какому подклассу принадлежит прибор внутри данного класса. Пример:

В2 - вольтметр постоянного напряжения; ВЗ - вольтметр переменного напряжения; Е1 - прибор для поверки измерителей параметров цепей. Далее следует цифра, показывающая модификацию (тип) прибора, например ВЗ-10; если прибор модернизирован добавляется буква А, Б и т.д. в зависимости от количества модернизаций.

Измерительными генераторами называются приборы, использующиеся в качестве источников сигналов комбинированного напряжения определённой частоты, длительности и формы. Различают измерительные генераторы следующих классов.

Г1 - установки для поверки измерительных генераторов;

Г2 - генераторы шумовых сигналов;

ГЗ - генераторы сигналов низкочастотные; 20Гц, - 200 кГц.

Г4 - генераторы сигналов высокочастотные;

Г5 - генераторы импульсов;

Г6 - генераторы сигналов специальной формы;

Г8 - генераторы качающейся частоты (свип-генераторы).

Способны генерировать сигналы в полосе частот от 20 Гц- 200 кГц с плавной либо ступенчатой регулировкой частоты, с регулировкой амплитуды в пределах от долей вольта до сотен вольт. Разработан ряд таких генераторов. Пример Г3-49А.

Основными характеристиками генераторов низкой частоты являются:

I) коэффициент гармоник -

Он характеризует нелинейные искажения сигнала генератора. В числителе амплитуды всех высших гармоник, начиная со второй, а в знаменателе амплитуда первой гармоники. В генераторах промышленного выпуска коэффициенты гармоник 0,3 - 0,5%.

2) Стабильность генератора. Она характеризуется величиной

.

Стабильность определяется используемой схемой задающего генератора.

3) Диапазон рабочих частот, который характеризуется коэффициентом перекрытия

.

4) Выходная мощность.

5) Пределы изменения выходного напряжения.

Типовая схема генератора низкой частоты включает в себя задающий генератор, усилитель низкой частоты, аттенюатор, согласующий трансформатор, электронный вольтметр для контроля уровня напряжения. Величина сопротивле­ния нагрузки, для которой выполнено согласование, обычно имеет стандартные значения 50, 600, 6000 Ом.

Задающий генератор обычно выполняется по одной из 3-х схем:

LС - генератор, RС -генератор, схема на биениях.

Генераторы LC выполняются по схеме индуктивной или ёмкостной трехточки, стабильность их невысока, т.к. невелика добротность контуров на низких частотах. Другим недостатком LС -генератора является громоздкость контура и сложность его перестройки, LC -генераторы широкого распространения не получили и изготовляются на узкий диапазон частот либо на одну или несколько фиксированных частот. Генерируемая частота равна:

Иногда с целью повышения стабильности применяется кварцевый резонатор.

Для перекрытия широкого диапазона частот удобно использовать схему на биениях.

Сигналы с двух задающих генераторов частотой f₁и f₂ поступают на смеситель, где образуются колебания с частотами, представляющими собой комбинации частот f₁ и f₂ (f₁- f₂; 2 f₁+ f₂; и т.д. )

Из этого набора частот только разностная частота является низкой. Она выделяется фильтром низких частот Ф. Далее в схеме расположены усилитель низкой частоты и контролирующий прибор ЭВ. Основным недостатком этой схемы является сложность и громоздкость. Кроме того, нестабильность задающих генераторов высокой частоты приводит к существенной нестабильности генератора в целом. Кроме того, характеристика смесителя может оказаться отличной от квадратичной, что приводит к появлению в спектре других низких частот. Для устранения указанных недостатков схема генератора усложняется введением калиброванного кварцевого генератора, сложными фильтрами, системой автоматической регулировки выходного напряжения,

Наиболее удобной для получения сигналов звуковой частоты является схема R С - генератора. Она представляет собой усилитель с положительной обратной связью.

Напряжение на вход усилителя подаётся с делителя образованного комплексными сопротивлениями z₁ и z₂.

, , ,

Генерация имеет место в том случае, когда выполняется баланс фаз и баланс амплитуд. Если принять, что R₁=R₂, С₁= С₂, то баланс фаз соблюдается при условии:

, отсюда ;

Одновременно в этом случае коэффициент делителя равен 1/3 т. е. u_вх = (1/3)u_вых. Так как u_вых=K_уu_вх, то коэффициент усиления усилителя должен быть равен 3.

На практике усилители с таким низким коэффициентом усиления бывают неустойчивы, поэтому используются усилители с большим коэффициентом усиления и дополнительной глубокой отрицательной обратной связью. Задающие генераторы с RC схемой имеют приборы ГЗ-33, ГЗ-34, ГЗ-36.