Электрорадиоизмерения (В. И. Винокуров) (554136), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Функциональная схема задающего генератора содержит два высокочастотных первичных генератора, смеситель, фильтр и усилитель (рис. 5.3, б). Колебания первичных генераторов с частотами ~~ и гз поступают на смеситель. Выходное напряжение смесителя содержит составляющую разностной частоты (~~ — )з), которая после фильтрации и усиления поступает на выход, генератора. Допустим, что частота колебаний первого генератора имеет фиксированное значение, например ~~=-100 кГц, а частота ~а плавно изменяется от 80 до 100 кГц. При этом частота колебаний на выходе смесителя может принимать любое значение от 20 кГц до 0 Гц.
Шкалу перестройки частоты второго генератора !а можно проградуировать так, чтобы ее показания соответствовали частоте колебаний на выходе генератора. Допустим, что частота ~~ первого генератора также изменяет. ся, но в более ограниченных пределах, например от 99 до 10! кГц. Одновременно полктаем, что его шкала фиксирует отклонение частоты 1, от центрального значения, равного 100 кГц. При этом условии частота выходных колебаний равна алгебраической сумме показаний шкал первичных генераторов.
Введение ограниченной перестройки частоты ~~ позволяет осуществить так называемую тонкую расстр ойку частоты, под которой понимают точное изменение ранее установленного значения частоты колебаний на величину, не превосходящую в данном примере ~1,0 кГц, Тонкая рассэройка путем изменения частоты ~з практически неосуществима, так как шкала частот. этого генератора проградуирована в пределах рабочего диапазона перестройки (Π— 20 кГц). В то же время диапазон перестройки частот, вынесенных на шкалу первого генератора, составляет всего 2 кГц, поэтому для введения расстройки в 1 кГц ротор, конденсатора С~ следует повернуть на угол, равный половине его рабочего сектора. Возможность тонкой пере- Ии/Ш= — 1Х, г ЫХ/гй= — ~ и 6 (5,3) где Х вЂ” вспомогательная переменная; ~ — постоянный коэффициент.
Эквивалентность (5.2) 'и (5.3) легко проверить, подставляя второе уравнение (5.3) в продифференцированное первое. Выполнив интегрирование, приведем уравнения (5.3) к виду, удобному для моделирования: и(1)= -$ ~Х(т)г(т, Х(г)= . п(т)от~ (5.3а) где т — независимая переменная, стройки частоты составляет важное преимущество генераторов, использующих метод биений. По сравнению с прямым метод биений предъявляет повышенные требования к стабильности частоты . первичных генераторов. Действительно, даже незначительное случайное отклонение частот /~ или /з влечет за собой недопустимое изменение частоты выходных колебаний.
Например, если /~ = =100 кГц,. а нестабильность частоты Л///~=10 — а, то случайный уход частоты колебаний на выходе задающего генератора может составить 1,0 кГц, что практически недопустимо. При разработке измерительных генераторов, основанных на методе биения, принимают меры, направленные на обеспечение высокой стабильности частоты первичных источников колебаний. Как правило, предусматривают возможность периодической калибровки частоты генератора. Коэффициент нелинейных искажений генерируемых колебаний обычно составляет десятые доли процента и в основном определяется качеством фильтра и последующего усилителя. 3.
Метод электронного моделирования используют для получения гармонических колебаний инфраиизкой частоты, В этом случает задающей генератор представляет собой электронную модель дифференциальных уравнений вида гРи/гФ+ 4и =О. (5.2) Так как решением уравнения (5.2) является функция и(1) = =У з1п (вс4+~р), то выходное напряжение модели будет изменяться по гармоническому закону с частотой ео. Переходя к построению структурной схемы модели, исходное дифференциальное уравнение второго порядка представим эквивалентной системой двух дифференциальных уравнений первого порядка: и, И)= — — '~из(Г)б(т 1 С1Я1, а (5.4) пч(г)= — — — ~ пз(г) ог я4 1 1 СзЯ о где А — коэффициент ослабления напряжения делителем гга.
а) Рис. о.а. Схема зааагогиего генератора иифраиизиой частоты: а — интегратор; б — интегратор и нннертор: е — сгрунтурная схема гене- ратора Согласно соотношениям (5.3а), выходное напряжение первого интегратора должно быть входным напряжением второго, а выходное напряжение второго служит входным для первого.
Следовательно, при объединении элементов (см. рис. 5:4, а, б).в общую схему необходимо выполнить следующие условия: и1 (1) =де(1); из(1) = н иа(1). В окончательном виде схема задающего генератора представлена на рис. 5.4, в. Зависимость частоты гоо выходных колебаний от параметров элементов модели можно установить из эквивалентности соотношений (5.3а) и (5,4) „Из сравнения коэффициентов следует, что -в', "'о = РС1С,Я1ЯзЯз Или, положив С1 — — Си=С; 411=-гхз=гс и )тгз=йе, имеем (5.5) ,=)у(с~г ~/%) . (5.6) Электронной моделью для первого уравнения (5.3а) может служить обычный интегрирующий усилитель (рис.
5.4, а), а для второго — сочетание интегрирующего усилителя н инвертора с коэффициентом передачи, равным единице (рис. 5.4, б). Для схем, представленных на рнс. 5.4„а, б, входные и выходные напряжения связаны между собой соотношениями аег Таким образом, изменяя коэффициент ослабления делителя напряжения з, можно плавно изменить частоту выходных колебаний. Сравнивая соотношения (5.1) и (5.6), видим, что при равных значениях С и 1г частота колебаний, создаваемых электронной моделью, в )~ л раз меньше, чем частота колебаний при прямом методе гене- . рирования. Усилитель йрощности (см. рис. 5.2) 'является составной частью измерительных генераторов различного типа и служит для согласования относииа' нг тельно высокоомного выхода задающего генератора с низаах /Га ар Ф,'и коомным входным сопротив- ан ай ан нч лением последующих аттенюаторов.
Предусмотренная + а1 в схеме усилителя регули- аа иа' . г розка коэффициента усиле- ! '~а лта ар /.', ния позволяет по показани- + ааих ям вольтметра установить на входе а нюаторов ребуе- !' '/ 'г 'х ач мый уровень напряжения. Вводимая в схему усилителя ~ ае г~ ар ач отрицательная обратная ! связь способствует повыше- ~ а~ а, г нию стабильности характе- ра» рйстик усилителя и умень- 4 шает степень нелннеиных ис- рне, 5.н Ступенчатые аттен~ойторы: Каженнй уенливаемОГО На е — несимметричны~и; й — симметричный пряження. В ряде случаев усилитель мощности объединен со схемой задающего генератора. Выходное устройство осуществляет контролируемое ослабление напряжения, поступающего от усилителя„а также обеспечивает согласование измерительного генератора с внешней нагрузкой.
Выходное устройство состоит из ступенчатых аттенюаторов, проградуированных в децибелах, и трансформатора еоцротивлеиий. Напряжение, поступающее на аттенюаторы, контролируют с помощью вольтметра. Отношение максимального уровня выходного напряжения к минимальному обычно составляет 1Ой — !Ой. Выходное напряжение генератора определяют путем расчета по показаниям вольтметра и и введенному ослаблению А (дБ): и =и 10='1нз>/~. (5.7) Как правило, выходное устройство содержит два ступенчатых аттенюатора, включенных последовательно. Результирующее ослаб-, ление А (дБ) равно сумме ослаблений, вносимых каждым аттенюатором: А (дБ) =А~+Ам Шаг дискретного изменения затухания, создаваемого первым аттенюатором, выбирают равным 10 дБ, а второго — 1 дБ. Такое сочетание обеспечивает малую дискретность (1 дБ) и широкие пределы ступенчатого изменения затуха- 85 ния.
В качестве аттенюаторов используют специальные делители напряжения на резисторах (рис. 5.5„а, 6). Изменение затухания достигается выключением (включением) части резисторов. Характерной особенностью аттенюаторов является независимость входного и выходного сопротивлений от частоты и вводимого ослабления. Симметричный аттенюатор используют в измерительных генераторах с симметричным выходом. траагфарла таад .
ьаараагаблеааа т 1 * 1! 1 уяь диюдинииуепьные арободи д) Рнс. 6.6. Выходное устройство звукового генератора: а — структурная скема; б — ослабление санфааиох помехи пр» симметричном вмкоке Градуировку шкал аттенюаторов выполняют при включении стандартной нагрузки, равной 600 Ом.
Любое отклонение сопротивления реальной нагрузки от стандартного значения приведет к нарушению градуировки шка.п аттенюаторов н, следоватепьно, к появлению ошибок при установке выходного напряжения. Приведение различных сопротивлейий реальных нагрузок ьчр к стандартному значению (600 Ом) осуществляют с помощью трансформатора сопротивлений (рис. 5.6). С учетом, коэффициента трансформации п сопротивление нагрузки, приведенное к выходным зажимам аттенюаторов, равно Гсг Й,1пт, где п=ше/ш1 — коэффициент трансформации (отношение числа витков ше вторичной обмотки к числу витков гн1 первичной).
Выбрав дискретный' ряд сопротивлений усе<о типовых нагрузок, можно рассчитать значения коэффициентов трансформации, обеспечивающих необходимое согласование. Расчетное соотношение для 86 и; получим из приведенной формулы, положив в ней )г,=600 Ом: п,=~/)ффО~ Рассчитанные коэффициенты трансформации реализуют переключением числа витков вторичной обмотки (рис.
5.6). Если сопротивление нагрузки велико фг~600 Ом), то с целью исключения ошибок в установке уровня выходного напряжения параллельно с йз включают сопротивление йь„=600 Ом, входящее в схему прибора. Типовые измерительные генераторы звуковой частоты имеют два вида выхода: несимметричный и симметричный. ),,нмметричный выход образуют путем соединения средней точки вторичной обмотки трансформатора с корпусом прибора (рис. 5.6, а). 'Использование симметричного выхода способствует понижению 'уровня помех на входных зажимах внешней нагрузки.
Действительно, как следует из схемы рис. 5.6, б, наличие симметрии относительно земли обусловливает взаимную компенсацию токов помех, текущих через нагрузку. Нарушение симметрии приводит к появлению в нагрузке нескомпенсированной составляющей тока помех. Кроме рассмотренных генераторов источниками низкочастотных сигналов могут служить функциональные генераторы (см. в 5.5) и синтезаторы частот (см. $5.7). й 5.3. Генераторы сигналов высокочастотные Измерительные генераторы высокочастотных сигналов (свыше 30 кГц) являются источниками гармонических немодулнрованных или модулированных электрических колебаний, параметры которых изменяются в широких пределах и фиксируются' с нормированной погрешностью. Прн последующем рассмотрении генераторы этого вида целесообразно разбить на генераторы: 1) высоких частот (30 кГц— 50 МГц), 2) ультравысоких частот (50 — 300 МГц); 3) сверхвысоких частот (смыше 300 МГц).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
