Генераторы на биениях

Частота выходного напряжения таких генераторов (Рис. 2.35) определяется разностью частот двух задающих LC – генераторов: f₁– генератора фиксированной частоты (ГФ4) и f₂ – генератора переменной частоты (ГПЧ): F=f₁ – f₂ или F=f₂ – f₁.

Рис. 2.35. Генератор на биениях

Основным достоинством генераторов на биениях является возможность плавного изменения частоты выходного напряжения F в широких пределах:

, (2.58)

поэтому они получили наиболее широкое применение в ИТПС. Для обеспечения малого коэффициента гармоник выходного напряжения с частотой F выбирает f₁=(5…10)F_max.

Частота ГПЧ изменяется конденсатором переменной емкости от f₁ до (f₁ + f_max) на 10…20 %. На выходе преобразователя частоты ПЧ включены ФНЧ с частотой среза f_СР = (1,1…1,2)F_max.

, (2.59)

или

. (2.60)

Нижнее значение частоты F_min определяется реализуемыми характеристиками трансформаторов ПЧ, а также выходного устройства и составляет 2…200Гц. Верхние значение частоты может достигать десятков мегагерц.

Развязывающие усилители РУ1 и РУ2 предотвращает взаимную синхронизацию (затягивания) генераторов при близких частотах, когда f₂ ≈ f₁. кроме того РУ предотвращает шунтирование ГФЧ и ГПЧ низким входным сопротивлением ПЧ.

2.4.4. Импульсные генераторы

Измерительный генератор импульсных сигналов подгруппы Г5 и Г6 применяется в технике проводной связи для измерения переходных характеристик элементов и трактов систем передачи, настройки испытания узлов систем передачи с ИКМ, узлов аппаратуру телеграфный и факсимильной связи, аппаратуры передачи данных, управляющих устройств систем коммутации. В зависимости от формы импульсов выходных сигналов различают генераторы прямоугольных импульсов, импульсов сложной формы (треугольной пилообразной, экспоненциальной), испытательных импульсов. Наиболее широкое применение в ИТПС получили генераторы прямоугольных импульсов (ГПИ). Форма реальных прямоугольных импульсов отличается от идеальной и характеризуется рядом параметров, основные из которых показана на рис.2.36:

Рис. 2.36. Форма реальных прямоугольных импульсов

τ_И – длительность импульса;

_Ф, _СР – длительность фронта и среда импульса;

U_m – амплитуда импульса (определяется точкой пересечения продолжения плоской части вершины с фронтом);

h_в – выбросы на вершине и в интервале ;

h_H – наклон вершины.

Импульсы считается прямоугольными, если _ф,_ср  0,3_И. ГПИ по характеру последовательности импульсов на основном выходе разделяют на генераторы последовательностей одиночных импульсов (Рис.2.37,а), генераторы парных импульсов (Рис.2.37,б) и генераторы кодовых последовательностей и пакетов импульсов (Рис.2.37,в). Определяющие параметры таких последовательностей приведена на рисунке. По числу выходов ГПИ могут быт одноканальными и многоканальными. В последних на двух боле выходах формируется синхронные последовательности импульсов и независимой установкой параметров. ГПИ разлагает такие импульсы по классами точности калибровки основных параметров. ГИП изготовляются для различных диапазонов частот от инфранизких до высоких (10^-3…10⁸) у различных ГПИ, применяемых ИТПС, длительность импульсов может быт в приделах от единиц наносекунд до единиц секунд. Задержка импульсов на основном выходе относительно импульсов синхронизации и сдвиг парных импульсов – регулируемых в приделах от 0 до единиц секунд. Частота импульсов и временные параметры могут регулироваться плавно или дискретно.

а)

б)

в)

Рис. 2.37. а)Генераторы последовательностей одиночных импульсов.

б)Генераторы парных импульсов. в)Генераторы кодовых последовательностей и пакетов импульсов

Выходные напряжения обоих полярностей – с амплитудой до 5…50В, с возможностью плавной и дискретной регулировки. Выходное сопротивление основных выходов 50…500 Ом, несимметричное относительно земли (корпус прибора). В ГПИ предусматривается синхронизация частоты внешними сигналимы (внешний запуск), а также однократный запуск. На рис.2.38 приведена структурная схема одноканального ГПИ. На схеме условно обозначены основные органы управления:

Рис. 2.38. Структурная схема одноканального ГПИ.

ВК – возбудитель колебаний – представляет собой импульсный генератор, работающий в автоколебательном (при внутреннем запуске) или в ждущем (при внешнем запуске) режимах.

ВУЗ – устройства внешнего запуска, который из входных сигналов с произвольными формой и полярностью формирует короткие запускающие импульсы для ВК в режиме внешнего запуска.

ФИС – формирователь импульсов синхронизации формирует короткие импульсов прямоугольной формы обоях полярностей с регулируемой амплитудой для запуска внешних устройств: развертки осциллографа, другого ИГ и т.д. Эти импульсы опережают во времени импульсы на основном выходе.

УЗ – устройство регулируемой задержки. Обеспечивает задержку импульсов на основном выходе относительно импульсов синхронизации. ФИ – формирователь импульсов на основном выходе. Обеспечивает регулируемую калиброванию длительность импульсов, а также нормированную длительность фронта и среза.

УМ – усилитель мощности. Обеспечивает нормирование значение амплитуды на заданном сопротивлении нагрузки.

ВУ – выходное устройство. Обеспечивает нормируемую величину входного сопротивления, а также ступенчатую регулировку амплитуды.

ИВ – индикатор выхода. Служить для оценки амплитуды выходного напряжения с учетом коэффициента ослабления аттенюатора

Для генерирования прямоугольных импульсов частота используется интегральные микросхемы, называемые таймерами. Функциональная схема одноактного таймера 1006ВИ1 показана на рис.2.39. Таймер состоит из двух компараторов А1, А2, RS – триггера, инвертора, схемы совпадений, транзисторного ключа. Внутренний резистор делитель задает пороговый напряжения равный для компаратора А2 и для компаратора А1.

Рис. 2.39. Функциональная схема таймера 1006ВИ1

Схема генератора прямоугольных импульсов на базе этого таймера приведена на рис.2.40,а. Рассмотрим его работу.

Предположим, что ключ открыт и напряжения на конденсаторе С1 подает. Как только напряжения на конденсаторе будет меньше , на выход компаратора А2 появится высокий потенциал, который установит RS – триггер в состояния 1, и транзисторный ключ закроется.

Конденсатор С1 начнет заряжаться через резисторы R1 и R2 до тех пор, пока напряжения на нем не превысит . В этот момент времени на выходе компаратора А1 появится высокий потенциал, который установит триггер в состояние 0 и транзисторный ключ откроется. Конденсатор С1 начнет, разрежется через резистор R2 до напряжения .

Таким образом, длительность импульса на выходе 3 таймера:

.

Длительность паузы:

.

Погрешность формирования временных интервалов составляет 0,5% при длительностях боле 10мкс.

На рис.2.40,б показана схема одновибратора на базе таймера. Схема генерирует одиночный импульс длительностью после перехода на вход 2 короткого импульса запуска.

а) Мультивибратор

б) Одновибратор

Рис. 2.40. Схема одновибратора на базе таймера.