Основы метрологического обеспечения. Краткий исторический обзор развития метрологии. Нормативные документы, регламентирующие метрологическое обеспечение, страница 14

Рис. 6.2 Структурная схема генератора стандартных сигналов

Генераторы гармонических колебаний (рис. 6.1 и рис. 6.2) в качестве задающего генератора содержат узкополосную колебательную систему, в которой соблюдаются условия самовозбуждения за счет действия положительной обратной связи.

Для работы узкополосной колебательной системы (автогенератора) необходимо соблюдение условий баланса амплитуд и фаз на резонансной частоте.

В диапазоне низкочастотных колебаний (от единиц герц до десятков килогерц) в качестве задающего генератора используют частотно – зависимые (фазирующие)  RC – цепи. Структурная схема RC – генератора гармонических колебаний с мостом Вина приведена на рис. 6.3.

Рис. 6.3 Структурная схема RC – генератора

Из схемы рис. 6.3 следует, что комплексный коэффициент передачи цепи обратной связи определяется выражением

,            

где    ,   .

Из формулы () находим условие резонанса

.                   

Анализируя выражение (6.2), определяем частоту гармонического колебания

  или   .        

Кроме RC – генераторов в радиотехнике высоких частот применяют LC -  генераторы гармонических колебаний.

Генераторы звукового диапазона частот мощностью 5 … 10 Вт требуют согласованной нагрузки, для чего на выход генератора включают согласующий трансформатор (рис. 6.1).

Для повышения стабильности частоты генераторов сигналов используют схему биения, которая проиллюстрирована на рис. 6.4.

Рис. 6.4 Структурная схема генератора на биениях

Из рис. 6.4 следует, что стабильные колебания низкой частоты формируются путем смешивания двух близких по частоте высокочастотных колебаний f₂  и  f₁ . На выходе смесителя получают комбинационные частоты, в том числе и необходимую промежуточную частоту, которую далее выделяют с помощью фильтра.

Задающим генератором инфранизких частот является электронная модель колебательного звена без затухания.

Генераторы сверхвысоких частот в зависимости от способа подключения к исследуемой схеме подразделяются на коаксиальные и волновые и имеют малый диапазон перекрытия генерируемых частот. В состав генератора сверхвысоких частот входят собственно СВЧ – генератор, импульсный модулятор, измеритель малой мощности, частотомер и калиброванный аттенюатор, соединенные между собой волноводами.

Задающий СВЧ – генератор выполняют на отражательных клистронах с внешним или внутренним резонатором, на диодах Ганна, лавинно – пролетных диодах или лампах обратной волны.

6.3. Импульсные генераторы

Импульсные (релаксационные) генераторы подразделяются на генераторы периодической последовательности (желательно прямоугольных) импульсов и генераторы кодовых групп импульсов.

Реальная форма импульса отличается от идеальной прямоугольной, что проиллюстрировано на рис. 6.5

Рис. 6.5 Параметры реального прямоугольного импульса

На рис. 6.5 обозначено: U_СП =0,05U_m– напряжение спада вершины; t_Ф.Н – длительность фронта нарастания (подъема, переднего фронта); t_Ф.СП  - длительность фронта спада (заднего фронта).

Для формирования прямоугольных импульсов со стабильными длительностью, частотой следования, крутыми фронтами и плоской вершиной используются мультивибраторы и блокинг-генераторы, работающие в автоколебательном и ждущем режимах. В мультивибраторах применяется кварцевая стабилизация частоты.

Структурная схема импульсного генератора и временные диаграммы ее работы представлены на рис. 6.6 и рис. 6.7 соответственно.

Рис. 6.6 Структурная схема импульсного генератора

Рис. 6.7 Временные диаграммы работы импульсного генератора

Из рис. 6.6 и рис. 6.7 следует, что длительность импульсов определяется временем запаздывания линии задержки τ₃ = τ_И .

По длительности прямоугольных импульсов импульсные генераторы делятся на микросекундные и наносекундные. Классы точности импульсных генераторов устанавливаются отдельно по амплитуде U_m , частоте  и длительности импульса τ_И с указанием длительностей фронтов нарастания и спада.