Низкочастотные генераторы на биениях

Такие генераторы обычно включают в себя два генератора, один из которых работает на одной фиксированной частоте, а второй имеет возможность плавно изменять свою частоту. Структурная схема такого генератора изображена на рисунке 5.5. В приведенной схеме частота генератора регулируемой частоты должна отличаться от частоы генератора фиксированной частоты в пределах звукового диапазона, т.е. ΔF = f₁ – f₂ ≈ 20 – 30000 Гц. Колебания обоих генераторов подаются на смеситель, где смешиваются, в результате чего на выходе смесителя образуются комбинации частот ± mf₂ ± nf₁. фильтрации выделяется уже непосредственно сигнал звуковой частоты, который поступает на усилитель. С выхода усилителя сформированный сигнал, частота которого равна ΔF, поступает на выходное устройство. Уровень выходного сигнала контролируется вольтметром.

Рисунок 5.5 – Структурная схема генератора на биениях

Такие колебания поступают на вход фильтра НЧ, где после фильтрации выделяется уже непосредственно сигнал звуковой частоты, который поступает на усилитель. С выхода усилителя сформированный сигнал, частота которого равна ΔF, поступает на выходное устройство. Уровень выходного сигнала контролируется вольтметром.

Цифровые низкочастотные генераторы

Цифровые генераторы имеют ряд преимуществ перед аналоговыми. Они удобнее в эксплуатации, имеют более высокое быстродействие, простую установку требуемой частоты, более наглядную индикацию. Цифровые генераторы позволяют осуществить автоматическую перестройку частоты по заданной программе, работать в системе с цифровыми средствами обработки информации. Наиболее перспективными в этом отношении являются генераторы, построенные на принципе цифроаналогового преобразования. В них реализуется метод формирования квазисинусоидальных сигналов при помощи цифроаналоговых преобразователей (ЦАП). Метод состоит в том, что синусоидальный сигнал аппроксимируется с известной степенью точности кусочно-ступенчатым сигналом, мало отличающимся от синусоидального сигнала.

Самый простой вид аппроксимации – ступенчатая. Она заключается в представлении синусоидального колебания напряжением ступенчатой формы, мало отличающейся от синусоиды (рисунок 5.6, а). Аппроксимируемое синусоидальное напряжение
u(t) = Um sin ωt дискретизируют во времени равномерно с шагом Δt и в интервале, разделяющим два соседних момента времени t_i и t_i+1. Синусоидальное напряжение заменяют напряжением постоянного тока – ступенькой, высота которой равна значению аппроксимируемого напряжения в момент t_i (u(t_i) = Um sin ωt_i). В результате такой замены вместо кривой синусоидальной формы получают ступенчатую кривую, изображенную на рисунке 5.6, а.

При периоде гармонического колебания Т число ступенек p, приходящихся на один период, определяется шагом дискретизации p = Т/Δt. Если число ступенек оставить постоянным, то изменять период генерируемого колебания можно изменением шага дискретизации, т.к. Т = Δt p. В итоге, уравнение ступенчатой кривой можно записать в виде u(iΔt) = Um sin (iωΔt) или учитывая, что t_i = iΔt, и ω = 2π/T, окончательно имеем u(t_i) = Um sin (i2π/p).

Для реализации данного процесса может быть использована схема, изображенная на рисунке 5.6, б. Кварцевый генератор вырабатывает короткие импульсы с периодом следования Т. На выходе делителя частоты с регулируемым коэффициентом деления k, получается новая последовательность импульсов с периодом следования Δt = kT, равным шагу дискретизации.

a

б

Рис. 5.6. Структурная схема цифрового генератора низкой частоты

Импульсы поступают в счетчик емкостью i. Кодовая комбинация, определяемая числом i импульсов, накопленных в счетчике, передается в ЦАП. Последний вырабатывает напряжение, соответствующие числу i, т.е. u(iΔt) = Um sin (i2π/p). Таким образом, формируется p ступенек аппроксимируемой кривой. При накоплении p импульсов счетчик переполняется и сбрасывается в нуль. С приходом (p+1) импульса начинается формирование нового периода ступенчатой кривой. Частоту формируемого колебания при фиксированном числе ступенек p регулируют, меняя шаг дискретизации Δt, что достигается изменением коэффициента деления k делителя частоты.

5.3. Высокочастотные измерительные генераторы

Высокочастотные измерительные генераторы работают в диапазоне частот от 300 кГц и выше. Данный диапазон условно разбивается на два поддиапазона: высокочастотный (ВЧ) – до 500 МГц и сверхвысокочастотный (СВЧ) – свыше 500 МГц. В соответствии с этим высокочастотные генераторы подразделяются на генераторы ВЧ (высокочастотные) и СВЧ (сверхвысокочастотные).