Термины, определения, классификации. Измерительные генераторы. Генераторы шумовых сигналов. Генераторы гармонических колебаний, страница 4

«цифровой» шум которого представляет собой временной случайный процесс, близкий по своим свойствам к процессу физических шумов и называющийся поэтому «псевдослучайным процессом». Цифровая последовательность двоичных символов в цифровых генераторах шума называется псевдослучайной последовательностью, представляющей собой последовательность прямоугольных импульсов псевдослучайной длительности с псевдослучайными интервалами между ними. Период повторения всей последовательности значительно превышает наибольший интервал между импульсами.

ПИЦШ формирует сигнал похожий на белый шум посредством формирования импульсов стремящихся к форме дельта функции. Дельта функция имеет спектральную плотность похожую на спектральную плотность белого шума:


Таким образом, белый шум может быть представлен в виде кратковременного импульса генерируемого генератором. У импульсного сигнала много случайных параметров, -для каждой случайной величины существует свое распределение. Далее принцип формирования характеристик случайного процесса примерно тот же, что и у аналогового генератора, с той разницей, что формирователь представляет собой цифровой фильтр и прежде чем сигнал подается на усилитель, он подвергается цифро-аналоговому преобразованию с помощью ЦАП.

В связи с ограниченным быстродействием импульсных схем (а следовательно и микросхем) цифровой генератор шума является низкочастотным.

Следует понимать разницу между цифровым генератором шума и генератором цифрового шума. Последний генерирует сигнал, состоящий из случайной последовательности логических уровней «0» и «1», сигнал такого рода действительно является шумовым (случайным) для устройств с цифровым входом.

§ 1.2 Генераторы гармонических колебаний

Гармоническое колебание — колебания, при которых физическая (или любая другая) величина изменяется с течением времени по синусоидальному или косинусоидальному закону. Гармоническое колебание — самый распространенный вид сигнала. Такой сигнал характеризуется частотой, фазой (чаще разностью фаз) и амплитудой. Частота – его главный параметр. Такой сигнал используется как самостоятельно как стандартное тестовое воздействие, так и в качестве несущей, для более сложных видов сигнала.

Решением Международного Консультативного Комитета по Радио принято  разделение по диапазонам частоты (12 диапазонов):

  1. крайне низкие частоты (КНЧ) 3…30 Гц
  2. сверх низкие частоты (СНЧ) 30-300 Гц
  3. инфра низкие частоты (ИНЧ) 300-3000 Гц
  4. очень низкие частоты (ОНЧ) 3-30 кГц
  5. низкие частоты (НЧ) 30-300 кГц
  6. средние частоты (СЧ) 300-3000 кГц
  7. высокие частоты (ВЧ) 3-30 МГц
  8. очень высокие частоты (ОВЧ) 30-300 МГц
  9. ультра высокие частоты (УВЧ) 300-3000 МГц
  10. сверх высокие частоты (СВЧ) 3-30 ГГц
  11. крайне высокие частоты (КВЧ) 30-300 ГГц
  12. гипервысокие частоты (ГВЧ) 300-3000 ГГц

Любым генераторы гармонических колебаний характеризуются следующими параметрами:

1)  нестабильностью частоты генератора;

2)  погрешностью установки частоты;

3)  динамическим диапазоном;

4)  диапазоном частот.

Требование к генератору с точки зрения частоты, характеризуется относительной нестабильностью частоты:

, где - уход частоты во времени, - номинальное значение частоты.

 


На основании понятия нестабильности по частоте вводят понятие долговременной и кратковременной нестабильности по частоте:

T > 100 с. – долговременная.

T <= 100 с. – кратковременная (может быть очень малый интервал).

Системы, в которых изменения частоты очень малы, называют когерентными (например: лазеры, мазеры).

Относительная нестабильность частоты аналогового генератора —

В настоящее время значение нестабильности частоты может быть снижено до

§ 1.2.1 Генераторы низкой частоты (ГНЧ)

Диапазон рабочих частот ГНЧ: 3 Гц — 300 кГц.

Требования к ГНЧ:

- должны отсутствовать искажения формы сигнала, так называемые нелинейные искажения (сигнал должен быть как можно ближе по форме к гармоническому сигналу);

- частота должна выставляться с заданной точностью;

- необходима точная установка значения амплитуды.

Рассмотрим структуру генератора низкой частоты:

К задающему генератору предъявляются требования отсутствия искажения формы сигнала и высокой стабильности по частоте.

Усилитель устанавливает динамический диапазон интенсивности сигнала(от min до  max). Усилитель должен обладать неизменным коэффициентом усиления во времени, не искажать сигнал (усилитель должен быть линейным устройством), также линейность АЧХ во всем диапазоне рабочих частот генератора.