 |
Рисунок 3.2 – Схема генератора на биениях
|
|
|
|
Рисунок 3. 2 – Схема генератора на биениях
Примером генератора на биениях служат генераторы ГЗ-18, ГЗ-104.
RC – генераторы. Наиболее распространенными измерительными генераторами низкой частоты являются RC - генераторы, выполненные по схеме, изображенной на рис. 3. 3 и характеризующиеся простотой схемы и хорошими характеристиками. Задающий RC - генератор представляет собой двухкаскадный усилитель с RC положительной частотно-зависимой связью (рис. 3. 3).
Положительная обратная связь создается фазирующим делителем, образованным резисторами и конденсаторами, и, , предназначенными для обеспечения условий самовозбуждения лишь на одной частоте.
Условие генерации напряжения синусоидальной формы запишется в виде
или (3. 6)
где - комплексный коэффициент передачи усилителя; - комплексный коэффициент обратной связи.
Из последнего уравнения следует:
условие баланса амплитуд;
условие баланса фаз , где n = 1, 2, ... .
Так как RC - генератор обычно строится по схеме двухкаскадного усилителя на резисторах, для которого (К - величина вещественная), то для выполнения условия баланса фаз угол должен быть равен нулю (коэффициент должен быть вещественным).
Из рисунка 3. 3 видно, что. После подстановки в это выражение значений и с учетом, что и, получим . Коэффициент веществен, т. е. , если его мнимая часть равна нулю, т. е. . Из этого выражения можно определить частоту самовозбуждения:
. (3. 7)
На данной частоте.
Изменение частоты, при которой имеет место баланс фаз, достигается изменением сопротивления R и емкости С.
Рисунок 3. 3 – Схема RC-генератора
|
|
|
Условие баланса амплитуд выполняется при. Генератор с малым коэффициентом работает нестабильно. Чтобы сохранить стабильность во всем рабочем диапазоне генерирования, применяют усилители с большим коэффициентом вводят дополнительную отрицательную обратную связь, которая регулируется автоматически и позволяет уменьшить коэффициент усиления до и обеспечить работу усилителя в пределах линейного режима.
Цепь отрицательной обратной связи представляет собой делитель напряжения, образуемый из инерционного нелинейного резистора с отрицательным температурным коэффициентом (термистора) и резистора с которого снимается напряжение отрицательной обратной связи. Отрицательная частотно-независимая связь стабилизирует работу генератора во всём диапазоне генерируемых частот и автоматически поддерживает уровень выходного напряжения задающего генератора неизменным. Например, при увеличении выходного напряжения увеличивается ток в цепи отрицательной обратной связи, что приводит к уменьшению сопротивления термистора, т. е. к увеличению коэффициента обратной связи и приближению выходного напряжения к номинальному значению. Частоту генератора регулируют изменением сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов фазирующей цепи. Ступенчатое изменение значений сопротивления позволяет весь диапазон частот разбивать на несколько поддиапазонов. Плавная установка частоты внутри поддиапазонов достигается изменением емкости С конденсаторов.
Рисунок 3. 4 – Схема выходного устройства генератора
Выходной усилитель предназначается для создания необходимой мощности на нагрузкево всем диапазоне генерируемых частот. Напряжение на выходе усилителя изменяется от нуля до максимума с помощью резистора, включенного на его входе. Усилитель состоит из каскадов усиления напряжениями усиления мощности. Первый каскад представляет собой фазоинвертор, превращающий однотактное входное напряжение в двухтактное; второй каскад - усилитель мощности, собранный по двухтактной схеме с глубокой отрицательной обратной связью, нагрузкой которого является выходное устройство (рис. 3. 4). Напряжение на выходе усилителя измеряется вольтметром.
|
|
|
Выходное устройство состоит из градуированного аттенюатора и согласующего трансформатора СТри вольтметра.
Аттенюатор (ослабитель) представляет собой резистивный делитель напряжения и состоит из последовательно соединенных Т- и П- образных звеньев, которые при коммутации обеспечивают ослабление сигнала N ступенями, т. е. , где, - входное и выходное напряжения аттенюатора; N - ослабление сигнала, дБ.
Особенность аттенюатора в том, что значения входного и выходного сопротивлений мало зависят от установленного значения затухания. Калибровка аттенюатора производится при условии работы на согласованную нагрузку; это выгодно также тем что на нагрузке выделяется максимально возможная выходная мощность. Поэтому вторичная обмотка согласующего трансформатора СТрвыполняется секционированной, число ее витков изменяют таким образом, чтобы приведенное к первичной обмотке сопротивление нагрузки было равно сопротивлению первичной обмотки трансформатора СТри было одинаково для всех указанных (на лицевой панели измерительного генератора) значений нагрузки, т. е.
(3. 8)
где - коэффициент трансформации трансформатора СТр; и - соответственно число витков первичной и каждой секции вторичной обмоток.
Для выполнения условия согласования при различных значениях сопротивления нагрузки коэффициент трансформации, а число витков.
Переключение выхода генератора на различные нагрузки производится переключателем. В положении аТТпереключателя к выходным зажимам подключается непосредственно выход аттенюатора. Аттенюатор обычно рассчитывается на активную нагрузку 600 Ом, поэтому коэффициент трансформации n соответственно для различных значений сопротивлений нагрузки равен:
для
для
для
При высокоомной внешней нагрузке, превышающей наибольшее значение, указанное на лицевой панели измерительного трансформатора, условия согласования выполняются только при включенной к зажимам аттенюатора внутренней нагрузке, равной
600 Ом, когда согласующий трансформатор СТротключается и напряжение на нагрузку подается непосредственно с точек аи b аттенюатора (переключатель находится в положении - включено).
|
|
|
При работе на несимметричную нагрузку один из выходных зажимов (1или 2)согласующего трансформатора СТрсоединяют с заземленным зажимом 4.
Вторичная обмотка согласующего трансформатора имеет вывод 3от средней точки, чтопозволяет еще в два раза уменьшить значение выходного сопротивления, а также получить одновременно два напряжения, равных по значению, но противоположных по фазе.
Вольтметр подключается к входу аттенюатора и служит для контроля выходного напряжения генератора. Он представляет собой сочетание мостовой схемы с двумя полупроводниковыми диодами и магнитоэлектрического измерительного механизма. Шкала вольтметра отградуирована в действующих значениях синусоидального сигнала - в вольтах. Вольтметр имеет также шкалу, отградуированную в децибелах. Ослабление в децибелах отсчитывается относительно уровня 0, 775 В.
По схеме RC - генераторов выполнены источники синусоидального напряжения низкой частоты марок ГЗ-33; ГЗ-34; ГЗ-102.
|
|
|
