Применение функциональных генераторов в качестве ГКЧ

January 25, 2012 by admin Комментировать »

В качестве генераторов качающейся частоты (ГКЧ) могут использоваться и обычные довольно дешевые функциональные генераторы. К таким приборам относятся функциональные генераторы фирмы МЕТЕХ. В генераторах имеется встроенная схема развертки, которая позволяет превратить его в генератор качающейся частоты. Качание может осуществляться как по линейному, так и логарифмическому законам. Время качания регулируется от 20 мс до 2 с. При этом отношение максимальной частоты к минимальной может достигать до 100 раз и более. Есть также возможность управления частотой напряжением, поданным на вход VCF IN (от 0 до 10 В).

При использовании прибора в качестве генератора качающейся частоты он может быть подключен к аналоговому сервисному осциллографу ОСУ-20 (рис. 5.39 сверху). Таким образом, образуется простая схема измерения АЧХ.

Недостаток такой простой блок-схемы АЧХ заключается в необходимости регулировки запуска развертки и ее частоты. Изменение полосы качания или частоты встроенной в функциональный генератор развертки ведет к необходимости подстройки осциллографа. Это вполне обычная подстройка, так что получить на экране осциллографа устойчивое изображение кривой АЧХ не так уж и сложно. Однако точный контроль диапазона частот в этом случае затруднен.

Рис. 5.39. Блок-схемы построения АЧХ-объекта

Для проверки работы простейшей схемы измерителя АЧХ возьмем в качестве испытуемого объекта дифференцирующую ЛС-цепь (R= 750 Ом, С=150 пФ) с малой постоянной времени. Как известно, такая цепь имеет практически линейную амплитуд – но-частотную характеристику, если период сигнала остается заметно больше, чем ее постоянная времени. Осциллографирование (см. рис. 5.40) показало, что АЧХ ЛС-цепи действительно практически линейная.

Рис. 5.40. Осциллограмма сигнала на выходе КС-цепи при линейном качании частоты

При переключении развертки прибора MSG-10A на логарифмический масштаб, АЧХ должна была смениться на экспоненциальную. Это и произошло (см. рис. 5.41).

Эти примеры говорят о высокой эффективности функциональных генераторов серии MSG в роли генераторов качающейся частоты при изменении частоты в широких пределах (от нескольких раз до десятков, а порою и сотен раз). Как недостаток приборов в таком применении стоит отметить отсутствие выхода внутренней развертки или сигнала синхронизации с ней в большинстве генераторов (хотя на задней стенке приборов предусмотрены отверстия для разъема такого выхода). Это затрудняет синхронизацию исследуемых процессов с аналоговым осциллографом. Однако, как видно из рис. 5.40 и 5.41, она вполне возможна. Органами управления генератора и развертки осциллографа можно вывести на экран осциллографа нужный участок исследуемой АЧХ.

Рис. 5.41. Осциллограмма сигнала на выходе КС-цепи при логарифмическом качании частоты

Вполне полноценный высокочастотный ГКЧ и измеритель АЧХ легко создать, просто подключив к объекту испытаний функциональный генератор и осциллограф (рис. 5.38 сверху). Если снимается АЧХ высокочастотных цепей, то между испытуемым устройством и осциллографом нужно включить ВЧ-диод. Он, вместе с входной емкостью осциллографа, образует диодный детектор, обеспечивающий построение АЧХ в виде линии. Большое выходное напряжение функционального генератора (несколько вольт) позволяет получить вполне линейное детектирование даже при применении кремниевых диодов.

Если функциональный генератор имеет выход развертки (при его отсутствии в MSG-9810A такой выход нетрудно добавить), то лучшие возможности дает применение осциллографа в режиме XY (рис. 5.38 снизу). При этом на вход X канала СН1 подается сигнал развертки, а на вход Y канала СН2 подается сигнал с выхода испытуемого устройства (в случае необходимости через диод).

Но и приведенные блок-схемы не являются единственными. Если осциллограф имеет выход генератора развертки, то можно подключить его к входу VCF IN функционального генератора.

На рис. 5.42 показана АЧХ двухконтурного полосового фильтра промежуточной частоты от профессионального радиоприемника при использовании блок-схемы, показанной на рис. 5.38 снизу. От вида измерительной блок-схемы вид АЧХ практически не зависит. Хорошо видны два горба АЧХ, которые характерны при связи между LC- контурами больше критической.

Рис. 5.42. Фото А ЧХдвухконтурного полосового фильтра промежуточной частоты

Меняя частоту функционального генератора, можно перемещать кривую АЧХ по оси частот (X). Масштаб осичастот можно менять регулятором SWEEP WIDTH. Регулятор SWEEP RATE позволяет изменять частоту развертки. При низких частотах развертки изображение заметно мигает, при высоких частотах АЧХ — может искажаться. Если ручка этого регулятора выдвинута, то изменение частоты происходит по логарифмическому закону, что часто используется при снятии АЧХ-усилителей и других достаточно широкополосных устройств. Для контроля масштаба частотной оси можно использовать встроенный в функциональный генератор MSG-9810А цифровой частотомер. Для этого достаточно замерить разность частот при сдвиге АЧХ на одно или два деления по горизонтали.

При использовании вместо аналогового осциллографа цифрового можно заметно повысить стабильность представления АЧХ. Поскольку цифровой осциллограф является запоминающим, то он позволяет работать с меньшими частотами развертки функционального генератора, что обеспечивает повышенную точность построения АЧХ и получение стабильного не мерцающего изображения АЧХ (рис. 5.43). Этому способствует и включение режима усреднения, который имеют цифровые осциллографы серии DS-1000.

При соответствующей установке полосы качания можно проводить количественные измерения. Для этого можно также использовать перемещение исследуемой АЧХ с помощью ручки изменения частоты с контролем последней по показаниям цифрового частотомера. Однако следует отметить, что первичную настройку избирательных устройств на высоких частотах всегда лучше выполнять с помощью генераторов стандартных сигналов с точной установкой частоты.

Рис. 5.43. АЧХ двухконтурного полосового фильтра промежуточной частоты (копия экрана цифрового осциллографа DS-1250)

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