Основные типы функциональных генераторов

January 19, 2012 by admin Комментировать »

Функциональными генераторами принято называть генераторы нескольких функциональных зависимостей (сигналов), например, прямоугольных, треугольных и синусоидальных, формируемых с одной перестраиваемой в достаточно широких пределах частотой [8, 91]. Разнообразие форм сигналов расширяет сферы применения таких генераторов и позволяет использовать их для тестирования, отладки и исследования самой разнообразной электронной аппаратуры.

В отличие от RC- и ХС-генераторов функциональные генераторы являются более широкодиапазонными — отношение максимальной частоты генерации к минимальной у них имеет нередко порядок 105— 106и выше. Наиболее часто функциональные генераторы используются при отладке ВЧ, НЧ и сверхнизкочастотных устройств. В СВЧ- диапазоне частот эти устройства не используются, за исключением применения в качестве источников модулирующих сигналов.

Функциональные генераторы делятся на два широких класса:

•          Аналоговые функциональные генераторы на основе интегратора аналоговых сигналов в виде прямоугольных импульсов (меандра).

•          Цифровые функциональные генераторы на основе дискретных (цифровых) интеграторов.

Помимо простоты реализации, аналоговые функциональные генераторы имеют одно неоспоримое преимущество перед их цифровыми собратьями — отсутствие ступенек на участках роста n спада пилообразного и синусоидального выходных напряжений. Это особенно важно, если необходимо получение производной от выходного напряжения генератора. В этом случае ступеньки недопустимы, поскольку при переходе от одной ступеньки к другой производная устремляется к очень большим значениям.

Для реализации аналогового интегрирования применяют устройства заряда-раз- ряда конденсатора неизменным током и схемы со 100% отрицательной обратной связью (емкостные интеграторы на интегрирующих усилителях постоянного напряжения).

Широкое распространение аналоговые функциональные генераторы получили после разработки высококачественных интегральных операционных усилителей, на которых стало возможно построение прецизионных интеграторов. Они и составляют основу функциональных генераторов. К сожалению, максимальная частота у таких генераторов обычно не превосходит 1—3 МГц и ограничена частотными свойствами применяемых операционных усилителей. Функциональные генераторы на основе заряда- разряда конденсатора с одной заземленной обкладкой реализуют максимальные частоты до 20—30 МГц, а в отдельных уникальных (лабораторных) разработках до 50 МГц.

3.1.2. Функциональные генераторы с интегратором на интегральном операционном усилителе

Принцип построения функциональных генераторов на основе интегратора со 100%- ной отрицательной емкостной обратной связью поясняет рис. 3.1. Основой генератора является интегратор И, построенный на интегральном операционном усилителе ОУ, и релейный элемент (РЭ) (рис. 3.1, а). Релейный элемент имеет гистерезисную передаточную характеристику, показанную на рис. 3.1,6.

При нарастании линейно-изменяющегося напряжения с выхода интегратора релейный элемент переключается (напряжение на выходе падает с U2>0 до f7j<0), что ведет к изменению направления интегрирования интегратора И. Напряжение на его выходе становится линейно-падающим, и когда оно падает ниже уровня Ul РЭ вновь срабатывает, и напряжение на его выходе становится равным U2>0. Направление интегрирования вновь меняется, и процессы повторяются.

Как следует из описанного, функциональный генератор является типичным представителем релаксационных генераторов на основе релейного элемента, подобного широко известному триггеру Шмитта. При этом желательно (и даже необходимо), чтобы РЭ имел симметричную передаточную характеристику, удовлетворяющую условию U= | Щ. Это ограничивает число походящих типов релаксационных генераторов, применяемых для построения функциональных генераторов.

Прямоугольные и треугольные импульсы (рис. 3.1, г) получаются вполне естественно, как результат работы релаксационного генератора. Но для получения синусоидального напряжения приходится использовать специальный нелинейный преобразователь Пр, функции которого поясняет рис. 3.1, в. Создание такого преобразователя является достаточно сложной технической задачей, и некоторые ее решения описаны далее.

Рис. 3.1. Блок-схема функционального генератора (а) и диаграммы, иллюстрирующие его работу: переключения релейного элемента (б), преобразования треугольного напряжения в синусоидальное (в) и формы выходных сигналов (г)

Источник: Дьяконов В. П.  Генерация и генераторы сигналов / В. П. Дьяконов. — М. : ДМК Пресс, 2009. — 384 е., ил.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты