Электрорадиоизмерения (В. И. Винокуров) (554136), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Особенностью данной системы является возможность дискретного изменения стабнлизируемой частоты. Система включает два чувствительных элемента (частотный дискриминатор.и фазовый детектор) и может работать в двух режимах: а) дискретной перестройки частоты (режим захвата) и б) стабилизации частоты. Первый режим возникает при перестройке синтезатора на новую частоту изменением значения А. Изменение й нарушит равенство (5.10), и на выходе частотного дискриминатора появится сигнал рассогласования в виде напряжении постоянного тока. Последний, воздействуя на элемент управления частотой (например, варикап) основного генератора, вызовет такое изменение ~алых, которое восстановит равенство (5.10) при новом значении й, Очевидно, что при этом наступит момент времени, начиная с которого появится управляющее напряжение на выходе фазового детектора, входящего в контур точной фазовой автоподстройки частоты.
С этого момента в системе установится режим стабилизации новой частоты выходных колебаний синтезатора. 110 Очевидно, что система с одним фазовым детектором не будет работоспособной, так как она не сможет восстанавливать синхронность колебании, нарушаемую изменениями коэффициента деления й. Наличие двух чувствительных элементов обеспечивает также устойчивость системы к кратковременным возмущениям. Случайное возмутценне может нарушить режим стабилизации частоты, однако возникающий затем режим захвата восстановит прерванный процесс стабилизации. Интегрирующий усилитель способствует улучшению характеристик системы, 2.
Генераторы с днапазонно-кварцевой стабилизациейй частоты являются источниками сннусоидальных электрических сигналов с высокой точностью установки и стабильностью частоты. Относительная погрешность дискретной установки частоты не превышает +.5 10 — ', а относительная нестабильность частоты в дискретных точках составляет 5. 10 — ' за 15 мин и 3 ° 10-' за 16 ч работы генератора. Генераторы, как правило, предназначаются для работы в автоматизированных измернтельно-вычислительных комплексах и обеспечивают возможность дистанционного управления частотой и уровнем выходного напряжения посредством команд, передаваемых двоично-десятичным кодом.
Диапазон перестройки чабтоты обычно лежит в пределах от 0,01 Гц до единиц мегагерц, минимальная дискретность ее установки составляет 0,01 Гц. Генератор состоит из устройства формирования опорных частот, комбинированного синтезатора частоты, гетеродинного переносчика частоты и выходного устройства. Бго работа основана на объеди.,нении методов прямого и косвенного' синтеза частоты.
Каждая частотная декада прибора формирует колебание, частота которого соответствует одной цифре. десятичного числа, определяющего генерируемую частоту. Последовательное включение декад с использованием делителей частоты )7'10 и смесителей' приводит к понижению шага перестройки частоты. Общее число декад определяется тбебованнем к минимальному шагу перестройки. Рассмотрим принцип действия генераторов применительно к упрощенной структурной схеме прибора Г3-110, представленной на рис.
5.27. Прибор имеет следующие технические данные: диапазон частот 0,01 — 1.999.999,99 Гц с шагом 0,01 Гц; относительная погрешность установки частоты не превышает -+3 10 г; выходное напряжение Регулируется в пределах от 2 до 1 1О-а В ступенями в 1 дБ и плавно в диапазоне 10 дБ.
В приборе предусмотрена возможность плавной перестройки частоты с помощью' встроенного интерполятора (на схеме не показан)„ а также дистанционного управления уровнем и частотой выходного напряжения командами в двоично-десятичном коде. Прибор содержит пять частотных декад, включенных последова тельно, Генератор первой декады (опорная частота ~а= 100 Гц) обеспечивает перестройку частоты в диапазоне от 2700 до 2799,9 кГц.
Пе Рестройка частоты осуществляется путем изменения коэффициента деления ДПКД, входящего в кольцо ФАПЧ первого генератора..Изменение коэффициента деления ограничено пределами от 7гпип=- =27000 до рг =27999, Минимальный шаг перестройки частоты при изменении коэффициента деления на единицу составит 100 Гц.
Возможна также перестройка частоты с шагом в 1 и 10 кГц. Затем напряжение первого генератора совместно с колебаниями 300 кГц поступает на смеситель .первой декады. Пределы изменения частоты на выходе смесителя составят 3 — 3,0999 МГц, Последующие четыре декады (2, 3, 4 и б) идентичны в том смысле, что они имеют оди- «7О Гц к 7ОО'кгц кс)О! ГЦ к7О Гц к7ООГЦ 'кс кгц «70 кГц к 7МГц кй(7 Гц 5 д 5-и гене рапорс кольнем иА_#_ л Ь-и ге%- ример с кольцом агллч а 1-й генеРп лгоп с кольискн оглт Генг ерп.
дин с кольцом сслпч г-и гене раслор с кпльцпи ссгпо 7 Вык7 ь Ь йпгенкгал агар ВБ, 1дикг ы ц грг 1 й '11 ' гг 75 и рг 7 7О и р 7г ООШ Мкгд КГц ВМГц Уапройсгпдо формироданип опорнык часпгопг 5МГц Генерпыор 1 Рис, 5.27, Генератор с диапазоиио-квирцевой стабилизацией часготыс 1-6 — команды карастропкн частоты; 1 — плаанаа ратулнроакас з — упранланна аттснюатором; пр дала| псрсстропкн ча- оты; 9 — а,о-з,0999 мгц; сго — з,0-3,09999 мгц; и— З,Π— 3,099399 Мгц; 19 — З,Π— з,й%%9 МГц; И вЂ” 3,0-3,099%%3 Мсц; Н— а.п-)%,9эп3% г« 112 паковый диапазон (2700 — 2790 кГц) и шаг перестройки частоты, а также равные опорные частоты (70=10 кГц) и граничные значения коэффициентов деления (я ьп= — 270, 70 3=279), Выходные напряжения генераторов этих декад также поступают на смесителя одновременно с колебаниями 300 кГц. Соответственно верхняя граница диапазона перестройки частотьг на выходе смесителей отдельных декад (при неизменной нижней границе, равной 3000 кГц) последовательно смещается до 3099,99; 3099,999; 3099,9999 и, наконец, на выходе пятой декады составит 3099,99999 кГц.
Минимальный шаг перестройки частоты равен 0,01 Гц. Для смещения спектра исходных сигналов в область рабочих частот прибора предусмотрен гетеродинный преобразователь (см. гл. 7). Роль гетеродина выполняет перестранваемый генератор' с высокочастотным кольцом ФАПЧ. Опорная частота составляет 7р 30 кГц, коэффициент деления изменяется (через две единицы). от й щ,— 140 до й„,~ 178. Дискретная перестройка частоты генератора перекрывает диапазон от 7 до 8,9 МГц с шагом О,1 или 1 МГц. Соответственно в двух последующих смесителях осуществляется прецизионное преобразование частоты колебаний, сформированных в пяти предыдущих частотных декадах. На первый смеснтель кроме преобразуемого сигнала поступает опорное напряжение с частотой 1О МГц.
Промежуточная частота на выходе первого смесителя Упр=.72 Л ' Затем зто напряжение поступает на второй смеситель, частота выходных колебаний которого определяется как разность частот на входе: где ~Р'=7000 —:89 000 кГц. С учетом реальных значений величин, входящих в последние соотношения, можно утверждать, что после двойного преобразования диапазон выходных частот лежит в пределах от 0 до 1999999,99 Гц, что соответствует паспортным данным прибора. Минимальный шаг перестройки частоты равен 0,01 Гц, а максимальный — 1 МГц. Управление частотой, т.
е. выбор коэффициентов деления делителей в кольцах ФАПЧ, осуществляется вручную нли дистанционно с помощью команд в двоично-десятичном коде. Цифровой синтез измерительных сигналов. Прогресс в области вычислительной техники обусловил появление измерительных генераторов с новыми принципами формирования сигналов. Достоинством цифровых методов синтеза является малое время установления частоты колебаний при перестройке, что важно для функционирования быстродействующих автоматизированных систем, а также отсутствие разрыва фазы при смене частот. Основными элементами приборов служат накапливающий сумматор н функциональный преобразователь. Первый совместно с генератором тактовых импульсов определяет частоту синтезируемых колебаний.
Выбор частоты производится введением в сумматор соответствующего кода, При работе сумматор формирует последовательность дискретных значений фазы в пределах от 0 до 2п. Функциональный преобразователь представляет собой постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в котором записана таблица синусов. Устройство осуществляет преобразование текущего кода фазы синтезируемого колебания в цифровой код уровня выходного сигнала.
Последующее преобразование цифрового кода в аналоговую величину осуществляет цнфро-аиалоговый преобразователь (ЦАП), который формирует ступенчатую функцию. Формирование выходного сигнала завершает фильтр нижних частот, реализующий фильтрацию высших гармоник. Глава 6 ЭЛ ЕКТРОН НЫ Н ОСЦИЛЛОГРАФ й 6.1. Назначение, классификация и основные устройства осциллографов Электронно-лучевой осциллограф — один из наиболее универсальных измерительных приборов для визуального наблюдения электрических сигналов и измерения их параметров. Существуют различные типы-осциллографов: универсальные, скоростные, стробоскопические, запоминающие и специальные. Наиболее распространены универсальные осциллографы, позволяющие исследовать разнообразные электрические сигналы в диапазоне от долей милливольт до сотен вольт с длительностью от единиц наносекунд до нескольких секунд.
' Полоса пропускания лучших универсальных осциллографов достигает 300 — 400 МГц. Изображение сигнала на экране индицируется практически одновременно с появлением сигнала на входе, поэтому такие приборы называют осциллографами реального времени. Часто универсальные осциллографы выполняют со сменными блоками, увеличивающими их функциональные возможности. Скоростные осциллографы предназначены для исследования быстропротекающих процессов (нано- и пикосекуидной длительности), для чего используется специальная электронно-лучевая трубка бегущей волны. Предварительного усиления входного сигнала в скоростных осциллографах, как правило, не производят, поэтому чувствительность их невелика.
Эти приборы также являются осциллографами реального времени и позволяют наблюдать и фотографировать одиночные и повторяющиеся сигналы. С помощью стробоскопических осциллографов исследуют повторяющиеся кратковременные процессы. По принципу действия стробоскопические осциллографы относятся к приборам с преобразованием временного масштаба и отличаются высокой чувствительностью и широкой (до 18 ГГц) рабочей полосой.
Запоминающие осциллографы благодаря применению специальных электронно-лучевых трубок обладают способностью сохранять и воспроизводить в течание длительного времени изображение сигнала после исчезновения его па входс. Островное назначение запоминающих осциллографов — исследование однократных и редко повторяющихся процессов. Запоминающие осциллографы имеют примерно те же характеристики, что и универсальные, однако отличаются расширенными функциональными возможностями. К специальным относят осциллографы с дополнительными блоками целевого назначения, а также телевизионные, позволяющие выделить видеосигнал заданной строки изображения, цифровые, дающие возможность не только наблюдать сигнал, но и передать его в цифровом виде на ЭВМ для дальнейшей обработки. Специальные осциллографы могут включать блоки измерения напряжений, токов и сопротивлений (мультиметры), а также устрой- ства для исследования вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов.
По числу одновременно наблюдаемых на экране сигналов раздирают одноканальные и многоканальные осциллографы. Возможность совмещения нз экране изображений нескольких входных сигналов реализуют либо использованием специальной многолучевой трубки, либо путем периодического переключения осциллографа на разные входы с помощью электронного коммутатора. К основным блокам, позволяющим осуществить наблюдение и измерение характеристик процессов, можно отнести электроннолучевые трубки н генераторы развертки. Рис. 6.1. Устройство осциллографической электронно-лучевой трубки: у — нагреватель; у — акра»; у — вакуумнан оболочка; а — третий анод; Б — горнвщиальио отклоивющье пластины; 6 — вертикально отнеоввющие пластины; 7 — второй анод; В— первый анод; Р— маьулвтор; 70 — катод Осциллографические электронно-лучевые трубки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
