Генератори сигналу: схема і принцип дії. Генератор синусоїдального сигналу

Генератори сигналу - це пристрої, які в першу чергу призначені для тестування передавачів. Додатково фахівці використовують їх для вимірювання характеристик аналогових перетворювачів. Тестування модельних передавачів відбувається шляхом імітації сигналу. Це необхідно, щоб перевірити прилад на відповідність сучасним стандартам. Безпосередньо сигнал на пристрій може подаватися в чистому вигляді або з спотворенням. Швидкість його по каналах може сильно відрізнятися.

Як виглядає генератор?

Якщо розглядати звичайну модель генератора сигналів, то на передній панелі можна помітити екран. Необхідний він для того, щоб стежити за коливаннями і проводити управління. У верхній частині екрана розташовується редактор, який пропонує на вибір різні функції. Далі нижче йде севенсор, який показує частоту коливань. Під ним розташовується режимна рядок. Рівень амплітуди або зсуву сигналу можна регулювати за допомогою двох кнопок. Для роботи з файлами є окрема міні-панель. З її допомогою результати тестування можна зберегти або відразу відкрити.

Щоб користувач був здатний змінювати частоту дискретизації, в генераторі є спеціальний регулятор. За числовим значенням можна досить швидко провести синхронізацію. Виходи сигналів, як правило, розташовуються в нижній частині пристрою під екраном. Там же є копка для запуску генератора.

Саморобні пристрої

Зробити генератор сигналів своїми руками досить проблематично через складність пристрою. Основним елементом обладнання прийнято вважати селектор. Розрахований він в моделі на певне число каналів. Мікросхем в пристрої, як правило, є дві. Для регулювання частоти генератору необхідний синтезатор. Якщо розглядати багатоканальні прилади, то мікроконтролери для них підійдуть серії КН148. Перетворювачі використовуються тільки аналогового типу.

Пристрої синусоїдального сигналу

Генератор синусоїдального сигналу мікросхеми використовує досить прості. Підсилювачі при цьому можуть застосовуватися тільки операційного типу. Це необхідно для нормальної передачі сигналу від резисторів на плату. Потенціометри включаються в систему з номіналом не менше 200 Ом. Показник коефіцієнта заповнення імпульсів залежить від швидкості процесу генерації.

Для гнучкого налаштування пристрою блоки встановлюються багатоканальні. Діапазон частот генератор синусоїдального сигналу змінює за допомогою поворотного регулятора. Для тестування приймачів він підходить тільки модулюючого типу. Це говорить про те, що каналів у генератора повинно бути як мінімум п'ять.

Схема низькочастотного генератора

Низькочастотний генератор сигналів (схема показана нижче) включає в себе аналогові резистори. Потенціометри повинні бути встановлені тільки номіналом 150 Ом. Для зміни величини імпульсу використовують модулятори серії КК202. Генерація в даному випадку відбувається через конденсатори. Між резисторами в схемі повинна знаходитися перемичка. Наявність двох висновків дозволяє встановити в генератор сигналів (низькочастотний) перемикач.

Принцип дії моделі звукового сигналу

Підключаючи генератор сигналів звукової частоти, спочатку напруга подають на селектор. Далі змінний струм проходить через зв'язку транзисторів. Після перетворення в роботу включаються конденсатори. Відображаються коливання на екрані за допомогою мікроконтролера. Щоб регулювати граничну частоту, необхідні спеціальні висновки на мікросхемі.

Максимальну вихідну потужність в цьому випадку генератор звукового сигналу може досягти в 3 ГГц, але похибка повинна бути мінімальною. Для цього біля резистора встановлюється обмежувач. Фазовий шум системою сприймається за рахунок коннектора. Показник фазової модуляції залежить виключно від швидкості перетворення струму.

Схема пристрою змішаних сигналів

Стандартна схема генератора такого типу відрізняється багатоканальним селектором. При цьому виходів на панелі є більше п'яти. В даному випадку граничну частоту максимум можна виставляти в 70 Гц. Конденсатори в багатьох моделях є з ємністю не більше 20 пФ. Резистори найчастіше включаються номіналом 4 Ом. Час встановлення першого режиму складає в середньому 2.5 с.

За рахунок наявності обмежувача пропускання зворотна потужність агрегату може досягати 2 МГц. Частоту спектра в даному випадку можна регулювати за допомогою модулятора. Для вихідного імпедансу є окремі виходи. Абсолютна похибка рівня схемою дорівнює менше 2 Дб. Перетворювачі в стандартних системах є серії РР201.

Прилад сигналів довільної форми

Дані прилади розраховані на малу похибку. Режим гнучкою послідовності в них передбачений. Стандартна схема селектора припускає шість каналів. Мінімальний параметр частоти дорівнює 70 Гц. Позитивні імпульси генератором даного типу сприймаються. Конденсатори в ланцюзі ємність мають не менше 20 пФ. Вихідний опір пристроєм витримується до 5 Ом.

За параметрами синхронізації дані генератори сигналу досить сильно відрізняються. Пов'язано це, як правило, з типом коннектора. У результаті час наростання коливається від 15 до 40 нс. Всього режимів в моделях є два (лінійний, а також логарифмічний). З їх допомогою амплітуду можна змінювати. Похибка частоти в даному випадку складає менше 3%.

Модифікації складних сигналів

Для модифікації складних сигналів фахівці використовують в генераторах тільки багатоканальні селектори. Підсилювачами вони обладнуються в обов'язковому порядку. Для зміни режимів роботи використовують регулятори. Завдяки преобразователю струм стає постійним з частотою нижче 60 Гц. Час наростання в середньому має становити не більше 40 нс. З цією метою мінімальна ємність конденсатора дорівнює 15 пФ. Опір системою для сигналу зобов'язане сприйматися в районі 50 Ом. Спотворення при 40 кГц становить зазвичай 1%. Таким чином, для тестування приймачів генератори застосовуватися можуть.

Генератори з вбудованими редакторами

Генератори сигналу зазначеного типу дуже прості в налаштуванні. Регулятори в них розраховані на чотири позиції. Таким чином, рівень граничної частоти можна налаштовувати. Якщо говорити про час установки, то воно в багатьох моделях складає 3 мс. Досягається це за рахунок мікроконтролерів. З'єднуються вони з платою за допомогою перемичок. Обмежувачі пропускання в генераторах даного типу не встановлюються. Перетворювачі по схемі пристрою розташовуються за селекторами. Синтезатори в моделях застосовуються рідко. Максимальна вихідна потужність пристрою знаходиться на рівні 2 МГц. Похибка в даному випадку допускається тільки 2%.

Пристрої з цифровими виходами

Генератори сигналу з цифровими виходами коннекторами оснащуються серії КР300. Резистори, у свою чергу, включаються номіналом не менше 4 Ом. Таким чином, внутрішній опір резистором витримується велике. Тестувати дані пристрої здатні приймачі з потужністю не більше 15 В. З'єднання з перетворювачем здійснюється тільки через перемички.

Селектори в генераторах можна зустріти трьох- і чотирьохканальні. Мікросхема в стандартній ланцюга, як правило, застосовується типу КА345. Перемикачі для вимірювальних приладів використовують тільки поворачивающиеся. Імпульсна модуляція в генераторах відбувається досить швидко, а досягається це за рахунок високого коефіцієнта проходження. Також слід враховувати малий рівень широкосмугового шуму на рівні 10 дБ.

Моделі з високою тактовою частотою

Генератор сигналів з високою тактовою частотою відрізняється великою потужністю. Внутрішній опір він здатний в середньому витримувати 50 Ом. Смуга пропускання у таких моделей зазвичай дорівнює 2 ГГц. Додатково слід враховувати, що конденсатори використовуються ємністю не менше 7 пФ. Таким чином, максимальний струм витримується на позначці в 3 А. Спотворення в системі максимум може становити 1%.

Підсилювачі, як правило, в генераторах можна зустріти тільки операційного типу. Обмежувачі пропускання в ланцюзі встановлюються спочатку, а також в кінці. Конектор для вибору типу сигналів присутня. Мікроконтролери можна зустріти найчастіше серії РРК211. Селектор як мінімум розрахований на шість каналів. Регулятори поворотні в таких пристроях є. Максимум граничну частоту можна виставляти в 90 Гц.

Робота генераторів логічних сигналів

Даний генератор сигналів резистори має номіналом не більше 4 Ом. При цьому внутрішній опір тримається досить високе. Для зменшення швидкості передачі сигналу встановлюються підсилювачі операційного типу. Висновків на панелі, як правило, є три. З'єднання з обмежувачами пропускання відбувається тільки через перемички.

Перемикачі в приладах встановлені поворотні. Можна вибирати два режими. Для фазової модуляції генератори сигналу зазначеного типу використовуватися можуть. Параметр широкосмугового шуму у них не перевищує 5 дБ. Показник частотної деваціі, як правило, знаходиться на позначці в 16 МГц. До недоліків можна віднести довгий час наростання, а також спаду. Пов'язано це з низькою пропускною здатністю мікроконтролера.

Схема генератора з модулятором МХ101

Стандартна схема генератора з таким модулятором передбачає наявність селектора на п'ять каналів. Це дає можливість працювати в лінійному режимі. Максимальна амплітуда при низькому навантаженні витримується в 10 пік. Зсув по постійній напрузі відбувається досить рідко. Параметр вихідного струму знаходиться на позначці в 4 А. Похибка частоти максимум здатна доходити до 3%. Середній час наростання у генераторів з такими модуляторами одно 50 нс.

Форма сигналу меандр системою сприймається. Тестувати приймачі за допомогою цієї моделі можна потужністю не більше 5 В. Режим логарифмічною розгортки дозволяє досить успішно працювати з різними вимірювальними приладами. Швидкість перебудови на панелі можна змінювати плавно. За рахунок високого вихідного опору навантаження з перетворювачів знімається.