Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Генератор сигналов — это устройство, позволяющее получать сигнал определённой природы (электрический, акустический или другой), 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)
Существуют также генераторы более сложных сигналов, таких, как телевизионная испытательная таблица
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.
Блок схема генератора
Генератор (производитель) гармонических колебаний представляет собой усилитель с положительной обратной связью. Усилитель с отрицательной обратной связью является дискриминатором (подавителем, активным фильтром). Усилитель генератора может быть как однокаскадным, так и многокаскадным.
Типовой график зависимости амплитуды выходного сигнала генератора от частоты
LC-генератор с перекрёстными связями на кольце из двух инверторов
Цепи положительной обратной связи выполняют две функции: сдвиг сигнала по фазе для получения петлевого сдвига близкого к n*2π ифильтра, пропускающего нужную частоту. Функции сдвига фазы и фильтра могут быть распределены на две составные части генератора — на усилитель и на цепи положительной обратной связи или целиком возложены на цепи положительной обратной связи. В цепи положительной обратной связи могут стоять усилители.
Необходимыми условиями для возникновения гармонических незатухающих колебаний являются:
1. петлевой сдвиг фазы равный n*360°±90°,
2. петлевое усиление >1,
3. рабочая точка усилительного каскада в середине диапазона входных значений.
Необходимость третьего условия.
Петлевой сдвиг фазы и в триггере и в генераторе равен около 360°. Петлевое усиление в триггере почти вдвое больше, чем в генераторе, но триггер не генерирует, так как рабочие точки каскадов в триггере смещены на края диапазона входных значений и эти состояния в триггере устойчивы, а состояние со средней величиной входных значений — неустойчиво. Такой характеристикой обладает компаратор.
В гармоническом генераторе среднее состояние устойчивое, а отклонения от среднего состояния неустойчивые.
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.[4]
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.
Устойчивость генераторов складывается из двух составляющих: устойчивость усилительного каскада по постоянному току и устойчивость генератора по переменному току.
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.
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. Существует ряд формул для определения ёмкостей делителя, чтобы не сорвалась генерация, но запас устойчивости по фазе составляет менее 30°, что образно похоже на корабль плывущий с креном 60° и более градусов.
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 будет излучать одну частоту, то есть будет подобен монохроматорам в оптике, и будет иметь наибольший запас устойчивости по фазе (± 90°), что образно похоже на корабль плывущий без крена.
Далеко не полный список устройств, в которых применяются генераторы сигналов:
31. Генераторы сигналов низкочастотные. Обобщенная структурная схема
Измерительный генератор (генератор сигналов, от лат. generator производитель) — 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
Г3 — обозначение генераторов 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.
Устройство и принцип действия. Общие сведения
Генератор является радиоэлектронным устройством, в зависимости от вида сигнала содержащий разные функциональные узлы. Общими узлами, для разных видов генераторов, являются: источник исходного сигнала (перестраиваемый автогенератор или кварцевый синтезатор частоты), усилители, выходные формирователи сигнала, выходной аттенюатор, цепи управления, цепи стабилизации выходного уровня и блок питания. Дополнительно в составе генератора могут быть различные модуляторы, формирователи временных интервалов и другие компоненты. 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.
Основные нормируемые характеристики
Диапазон воспроизводимых 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
32. Назначение и основные технические характеристики Г3-110. Струк-турная схема.
Устройство и принцип действия. Органы управления, настройки и подключения
Эти приборы предназначены для воспроизведения электромагнитного сигнала синусоидальной формы. Измерительный генератор Г3-110 обычно используется для проверки и настройки различных радиоэлектронных устройств. Все приборы этого класса характеризуются низким уровнем гармонических искажений. С помощью Г3-110 могут настраиваться высокоточные приборы, применяемые в вычислительной технике и автоматике. Работая с ним, Вы можете использовать широкий спектр собственных настроек. Например, можно установить точность частоты и ее нестабильность.
Основные данные Г3-110
Диапазон частот 0,01 Гц-2 МГц (дискретно через 0,01 Гц)
Основная погрешность установки частоты ±3*10-7 f Гц
Нестабильность частоты в дискретных точках, Гц: ±5*10-9 f (за 15 мин), ±1*10-8 f (за 3 ч), ±3*10-8 f (за 16 ч)
Номинальное выходное напряжение 1 В (50 Ом)
Ослабление напряжения 0-85 дБ (с дискретностью через 1 дБ)
Нестабильность выходного напряжения за 3 ч ±0,3% (100 Гц-2 МГц)
Коэффициент гармоник 0,5% (10 Гц-2 МГц)
Уровень побочных спектральных составляющих -66 дБ
Питание 220 В, 50 и 400 Гц
Потребляемая мощность генератора, 80 ВА;
Габариты, мм; масса, кг:
генератора 488X135X480; 16,
33. Генераторы сигналов высокочастотные. Обобщенная структурная схема
Г4 — генераторы высокой частоты, предназначены для работы в радиочастотном диапазоне с различными видами модуляции.
34. Назначение и основные технические характеристики Г4-116. Структурная схема.
Устройство и принцип действия. Органы управления, настройки и подключения
Генератор сигналов высокочастотный Г4-116 предназначен для проверки и настройки различных радиоприемных устройств и их узлов, работающих в режимах немодулированных колебаний (НК), амплитудной (AM), частотной модуляции (ЧМ) и модуляции видеосигналом, а также обеспечивает комбинированную АМ-ЧМ модуляцию.
Генератор Г4-116 находит широкое применение в разработке, производстве, эксплуатации и ремонте, для обеспечения измерений электрических характеристик и параметров различных радиоприемных устройств в системах связи, радиовещания и телевидения.
36. Основные модели и конструкции весов. Основные функциональные узлы, механизмы и детали весов. Рычажные весы
|
|
||
|
Рычажные весы |
||
|
Рычажные весы - весы, в которых передаточным устройством является рычаг или система рычагов. Действие рычажных весов основано на равновесии рычага. Точка опоры рычага может находиться посередине (равноплечные весы) или быть смещенной относительно середины (неравноплечные и одноплечные весы). Простейшими рычажными весами является ручной безмен. По принципу рычажных весов устроено большинство типов метрологических, образцовых, аналитических, технических, торговых, медицинских, вагонных, автомобильных, а также автоматических и порционных весов. |
Настольные циферблатные (торговые) весы (а - общий вид, б - схема): 1 - основной равноплечный рычаг; 2 - опорная призма; 3-4 - грузоприемные призмы; 5-6 - стойки для предотвращения опрокидывания чашек; 7 - квадрант; 8 - стрелка; 9 - шкала.