Выберите модификацию товара.

Товар добавлен к сравнению.

Добавлен к сравнению.

Описание измерительных генераторов сигналов

Генератор сигналов - это устройство, позволяющее получать сигнал определённой природы (электрический, акустический и т. д.), имеющий заданные характеристики (форму, энергетические или статистические характеристики и т. д.). Генераторы широко используются для преобразования сигналов, для измерений и в других областях. Состоит из источника (устройства с самовозбуждением, например, усилителя, охваченного цепью положительной обратной связи) и формирователя (например, электрического фильтра).

Измерительный генератор (генератор сигналов, от лат. generator — производитель, сигнал-генератор) - это же специальное электронное устройство, мера для воспроизведения электромагнитного сигнала (синусоидального, импульсного, шумового или специальной формы). Генераторы применяются для проверки и настройки радиоэлектронных устройств, каналов связи, при поверке и калибровке средств измерений и в других целях.

Устройство генератора сигналов и принцип его работы.

Генератор является радиоэлектронным устройством, и в зависимости от вида сигнала содержащий разные функциональные узлы. Общими узлами, для разных видов генераторов, являются: источник исходного сигнала (перестраиваемый автогенератор или стабилизированный кварцевый синтезатор частоты), усилители, выходные формирователи сигнала, выходной аттенюатор, устройства и цепи управления, цепи стабилизации выходного уровня сигнала и блок питания. Дополнительно, в составе генератора могут быть различные модуляторы, формирователи временных интервалов и другие устройства. В некоторых генераторах форма выходного сигнала синтезируется цифровым методом, с помощью ЦАП. Существуют также генераторы сигнала оптического диапазона, их работа основана на принципах квантовой электроники.

История измерительных генераторов сигналов

В 1887 году Генрих Герц на основе катушки Румкорфа изобрёл и построил искровой генератор электромагнитных волн. 

В 1913 году Александр Мейснер (Германия) изобрёл электронный генератор Мейснера на ламповом каскаде с общим катодом с колебательным контуром в выходной (анодной) цепи с трансформаторной положительной обратной связью на сетку.

В 1914 году Эдвин Армстронг (США) запатентовал электронный генератор на ламповом каскаде с общим катодом с колебательным контуром во входной (сеточной) цепи с трансформаторной положительной обратной связью на сетку. 

В 1915 году американский инженер из Western Electric Company Ральф Хартли, разработал ламповую схему известную как генератор Хартли, известную также как индуктивная трёхточечная схема («индуктивная трёхточка»). В отличие от схемы А. Мейсснера, в ней использовано автотрансформаторное включение контура. Рабочая частота такого генератора обычно выше резонансной частоты контура. 

В 1919 году Эдвин Колпитц изобрёл генератор Колпитца на электронной лампе с подключением к колебательному контуру через ёмкостной делитель напряжения, часто называемый «ёмкостная трёхточка». 

В 1932 году американец Гарри Найквист разработал теорию устойчивости усилителей, которая также применима и для описания устойчивости генераторов. (Критерий устойчивости Найквиста-Михайлова). 

Позже было изобретено множество других электронных генераторов.

Классификация измерительных генераторов сигналов

Большинство генераторов являются преобразователями постоянного тока в переменный ток. Маломощные генераторы строят на однотактных усилительных каскадах. Более мощные однофазные генераторы строят на двухтактных (полумостовых) усилительных каскадах, которые имеют больший КПД и позволяют на транзисторах той же мощности построить генератор с приблизительно вдвое большей мощностью. Однофазные генераторы ещё большей мощности строят по четырёхтактной (полномостовой) схеме, которая позволяет приблизительно ещё вдвое увеличить мощность генератора. Ещё большую мощность имеют двухфазные и трёхфазные двухтактные (полумостовые) и четырёхтактные (полномостовые) генераторы.

Существуют следующие типы классификации генераторов сигналов: 

• По форме выходного сигнала:
• Синусоидальных, гармонических колебаний (сигналов) (генератор Мейснера, генератор Хартли (индуктивная трёхточка), генератор Колпитца (ёмкостная трёхточка) и др.)
• Прямоугольных импульсов — мультивибраторы, тактовые генераторы
• Функциональный генератор — прямоугольных, треугольных и синусоидальных импульсов
• Генератор линейно-изменяющегося напряжения (ГЛИН)
• Генератор шума

Существуют также генераторы более сложных сигналов, таких, как телевизионная испытательная таблица

• По частотному диапазону:
• Низкочастотные
• Высокочастотные
• По принципу работы:
• Стабилизированные кварцевым резонатором - Генератор Пирса
• Блокинг-генераторы
• LC-генераторы
• RC-генераторы
• Генераторы на туннельных диодах
• По назначению:
• Генератор тактовых импульсов

По ГОСТ 15094 генераторы подразделяются на 6 видов:

• низкочастотные
• высокочастотные
• импульсные
• сигналов специальной формы
• шумовых сигналов
• генераторы качающейся частоты.

Однако, следует учитывать, что классификационные границы условны, некоторые генераторы занимают промежуточное положение между низко- и высокочастотными, некоторые бывают комбинированными по виду сигнала. Для оптических генераторов существует аналогичная классификация. Кроме генераторов стандартизованных видов бывают генераторы отраслевого назначения (в составе контрольно-измерительной аппаратуры). 

• Г2 - генераторы шума, имитируют белый или розовый шум. ПРИМЕРЫ: Г2-37, Г2-47, Г2-59
• Г3 - генераторы низкой частоты, обычно от 20 Гц до 200 кГц, реже до 2 или 10 МГц, модуляция сигнала в генераторах производства до 80-х гг, как правило, не предусмотрена. ПРИМЕРЫ: Г3-102, Г3-109, Г3-118, Г3-119, Г3-122
• Г4 - генераторы высокой частоты, предназначены для работы в радиочастотном диапазоне с различными видами модуляции. ПРИМЕРЫ: Г4-83, Г4-129, Г4-153, Г4-154, РГ4-14, РГ4-17-01А, Г4-219, Г4-220
• Г5 - генераторы импульсов, воспроизводят последовательности прямоугольных импульсов, некоторые генераторы способны генерировать кодовые импульсные последовательности. ПРИМЕРЫ: Г5-54, Г5-60, Г5-80, Г5-89, Г5-100, Г5-103, Г5-109
• Г6 - генераторы сигналов специальной формы, воспроизводят последовательности импульсов разной формы: треугольной, пилообразной, трапецеидальной и др. ПРИМЕРЫ: Г6-17, Г6-22, Г6-39
• Г7 - синтезаторы частот, используют различные методы синтеза частоты из опорного сигнала, могут иметь в своем составе модуляторы. ПРИМЕРЫ: Г7-14, Г7-15, Г7М-20, Г7М-40
• Г8 - генераторы качающейся частоты
• ОГ - генераторы оптического диапазона. ПРИМЕРЫ: ОГ-2-1, ОГ4-163, ОГ5-87
• Генераторы отраслевого назначения — воспроизводят специальные сигналы, например, сложной формы или со сложными комбинированными методами модуляции, манипуляции; наравне с калибраторами предназначены для проверки и настройки определенных видов радиоаппаратуры. ПРИМЕРЫ: И-331 (в авионике), ГКС-69 (в авионике), ГТИС-01 (телевизионный)
• Генераторы-пробники - очень простые компактные устройства для оперативной проверки функционирования электронных систем. Обычно генерируют одну или несколько фиксированных частот без строгого нормирования параметров сигнала. Такие генераторы часто встраивают в мультиметры.

Генератор гармонических колебаний

Генератор гармонических колебаний представляет собой усилитель с положительной обратной связью. Термин положительная обратная связь означает, что фазовый сдвиг в петле обратной связи близок к 2π т. е. цепь обратной связи не инвертирует сигнал.Необходимыми условиями для возникновения гармонических незатухающих колебаний с малыми искажениями синусоиды являются:

1. петлевой сдвиг фазы равен 360°,
2. обратная связь резонансная или квазирезонансная, как, например, в генераторе с мостом Вина, или сам усилитель является частотноизбирательным (резонансным).
3. петлевое усиление точно равно 1,
4. рабочая точка усилительного каскада находится на его линейном или приблизительно линейном участке.
5. Пояснения необходимости 2-го и 3-го условий.

Если петлевое усиление ниже 1 - то колебания затухают. Если петлевое усиление больше 1 - то колебания нарастают до физического ограничения, так, амплитуда выходного напряжения усилителя не может быть больше напряжения питания, при таком ограничении форма синусоидального напряжения искажается.
Примером структур с положительной обратной связью может служить мультивибратор, или иные релаксационные генераторы, но в таких схемах применены частотно-неизбирательные обратные связи и усилители, поэтому генерируемые ими колебания далеки от синусоидальных.

Основные нормируемые характеристики генераторов

• Диапазон генерируемых частот.
• Точность установки частоты и её нестабильность.
• Диапазон установки выходных уровней (напряжения или мощности).
• Точность установки выходного уровня, погрешность аттенюатора.
• В зависимости от вида генератора могут быть дополнительные параметры — характеристики модуляции, временные характеристики импульсов.

Технические особенности генераторов сигналов

Устойчивость генераторов

Устойчивость генераторов складывается из двух составляющих: устойчивость усилительного каскада по постоянному току и устойчивость генератора по переменному току.

Фазовый анализ генератора Мейснера

Генераторы «индуктивная трёхточка» и «ёмкостная трёхточка» могут быть построены как на инвертирующих каскадах (с общим катодом, с общим эмиттером), так и на неинвертирующих каскадах (с общей сеткой, с общим анодом, с общей базой, с общим коллектором).

Каскад с общим катодом (с общим эмиттером) сдвигает фазу входного сигнала на 180°. Трансформатор, при согласном включении обмоток, сдвигает фазу ещё на приблизительно 180°. Суммарный петлевой сдвиг фазы составляет приблизительно 360°. Запас устойчивости по фазе максимален и равен почти ± 90°. Таким образом генератор Мейснера относится, с точки зрения теории автоматического управления (ТАУ), к почти идеальным генераторам. В транзисторной технике каскаду с общим катодом соответствует каскад с общим эмиттером.

Фазовый анализ LC-генератора с СR положительной обратной связью

LC-генераторы на каскаде с общей базой наиболее высокочастотны, применяются в селекторах каналов почти всех телевизоров, в гетеродинах УКВ приёмников. Для гальванической развязки в цепи положительной обратной связи с коллектора на эмиттер стоит CR-цепочка, которая сдвигает фазу на 60°. Генератор работает, но не на частоте свободных колебаний контура, а на частоте вынужденных колебаний, из-за этого генератор излучает две частоты: большую — на частоте вынужденных колебаний и меньшую на частоте свободных колебаний контура. При первой итерации две частоты образуют четыре: две исходные и две суммарноразностные. При второй итерации четыре частоты производят ещё большее число суммарноразностных частот. В результате, при большом числе итераций получается целый спектр частот, который в приёмниках смешивается с входным сигналом и образует ещё большее число суммарноразностных частот. Затем всё это подаётся в блок обработки сигнала. Кроме этого, запас устойчивости работы по фазе этого генератора составляет +30°. Чтобы уменьшить шунтирование контура каскадом применяют частичное включение контура через ёмкостной делитель, но при этом происходит дополнительный перекос фазы. При одинаковых ёмкостях дополнительный перекос фазы составляет 45°. Суммарный петлевой сдвиг фазы 60°+45°=105° оказывается больше 90° и устройство попадает из области генераторов в область дискриминаторов, генерация срывается. При оптимально рассчитанном емкостном делителе запас устойчивости по фазе составляет менее 30°.

Генератор Мейснера на каскаде с общей базой, с частичным включением контура без перекоса фазы.

Если в «ёмкостной трёхточке» на каскаде с общей базой в цепи положительной обратной связи вместо CR-цепочки включить трансформатор со встречным включением обмоток, то петлевой сдвиг фазы составит около 360°. Генератор станет почти идеальным. Чтобы уменьшить шунтирование контура каскадом и не внести дополнительного перекоса фазы, нужно применить частичное включение контура без дополнительного перекоса фазы через два симметричных отвода от катушки индуктивности. Такой генератор излучает одну частоту и имеет наибольший запас устойчивости по фазе (± 90°).

Электромагнитная совместимость

Устройства, имеющие в своём составе генератор сигналов, потенциально способны создавать электромагнитные помехи другим электронным устройствам, поэтому при их разработке и эксплуатации приходится учитывать вопросы электромагнитной совместимости.

Применение генераторов сигналов

Где применяют генераторы сигналов? Конечно же, в самой современной и крутой лаборатории разработчика электронных устройств и измерительных приборов. В зависимости от назначения, лаборатории различают по уровням: начального, среднего и высшего (так называемый Hi-Fi). Кроме всего прочего, основные области применения подобных генераторов таковы:

• контроль различных параметров и характеристик генераторов сигналов
• осциллографический контроль и анализ формы сигналов
• контроль, изменение или измерение амплитудных параметров устройства
• контроль временных и вневременных параметров сигналов
• проведение автоматических измерений и контроль времени нарастания импульсов генератора
• контроль спектра сигналов с помощью осциллографа и анализ спектра сигналов генераторов анализатором спектра реального времени

Можно еще привести такие интересные примеры применения различных генераторов сигналов:

• использование прибора AFG3000 при запуске формирователей импульсов (согласно времени нарастания и спада), измерении добротности LC-контуров и генератора качающейся частоты.
• измерение амплитудно-частотной характеристики осциллографов, проверка характеристик осциллографов, детальные исследования линейных цепей
• использование генератора сигнала Tektronix AFG3000 для измерения емкости
• устройство RStamp SMA100A как надежное средство контроля аэронавигационных систем
• применение подобных функциональных устройства как генератора качающейся частоты
• чувствительность радиоприемника, контроль индикаторной панели и динамики интегральных микросхем

Перечень приборов и устройств, совместимых с генератором сигналов.

Краткий список устройств, в которых применяются генераторы сигналов, состоит таким образом:

• Устройства связи — радиоприемники (гетеродин в супергетеродинных радиоприёмниках), телевизионные приемники, мобильные телефоны, приёмопередатчики, аппаратура передачи данных и др. 
• Цифровая и вычислительная техника обязательно содержит генератор тактовых импульсов. 
• Импульсные источники питания, инверторы, источники бесперебойного электропитания. 
• Измерительные приборы — осциллографы, измерительные вольтметры, амперметры и др. 
• Медицинское оборудование — электрокардиографы, томографы, рентгенографы, электронные тонометры, аппараты для ультразвукового исследования (УЗИ), физиотерапевтические приборы и др. 
• Эхолоты. 
• Бытовая техника — программируемые стиральные машины, СВЧ-печи, посудомоечные машины и др.

Применяются генераторы сигналов при проектировании электронных устройств. Они используются для тестирования радиопередатчиков, приемников, усилителей звуковой частоты. Генератор позволяет создать сигнал с необходимой амплитудой, частотой и периодом. Тем самым происходит имитация сигналов, которые будут поступать на устройство во время работы. Прибор является незаменимым, так как он позволяет протестировать работу любого устройства во всех режимах.

Выбрать и купить генератор сигналов?

В каталоге интернет-магазина нашей компании Вы сможете выбрать и купить различные генераторы сигналов, такие как awg, акип, gds, Г3, Г4, звуковые, и многие другие от ведущих отечественных и зарубежных производителей по низкой цене с поверкой и доставкой в Санкт-Петербурге, Москве и России.