Przyrządy pomiarowe - generatory

Generator to urządzenie służące do wytwarzania przebiegów (drgań) okresowo zmiennych. Generatory pomiarowe to źródła wzorcowych sygnałów wprowadzanych na wejście obiektów badanych. Stosowane są do badania elementów elektronicznych, układów scalonych etc. Generatory dzieli się w zależności od: zakresów częstotliwości generowanych sygnałów: a) częstotliwości podakustycznej 0,01 Hz – 20 Hz, b) akustycznej 20 Hz – 20 kHz, c) ponadakustycznej 20 kHz – 200 kHz, d) wysokiej częstotliwości 100 kHz – 15 MHz, e) bardzo wysokiej częstotliwości 150 MHz – 30 GHz; kształtu generowanego przebiegu: a) drgań sinusoidalnych, b)drgań niesinusoidalnych; sposobu generacji sygnału: a) analogowe, b) programowane; mocy sygnału wyjściowego: a) małej mocy P <0,1W, b) średniej 0,1W < P < 10W, c) dużej P > 10W. Wymagania stawiane generatorom: a) odpowiedni zakres częstotliwości, b) możliwość ciągłego przestrajania i odczytu, c) stabilność częstotliwości, d) możliwość regulacji i odczytu amplitudy sygnału, e) stabilność amplitudy, f) małe zniekształcenia sygnału. Parametry generatorów: a) niestabilność częstotliwości δf = ∆f / f n, ∆f – bezwzględna znana f, f n – częstotliwość znamionowa, δf – 10 do -3 – 10 do -4, b) niepewność nastawienia f 10 do -3 do 10 do -2, c) zakres przestrojenia af = fmax / fmin, d) współczynnik wartości homonicznych, e) współczynnik zniekształceń całkowitych. Generatory LC są zbudowane ze wzmacniacza odwracającego fazę, zawierającego w obwodzie sprzężenia zwrotnego obwód rezonansowy L, przesuwający fazę o 180*. Warunki generacji spełnia się przez dobór parametrów L i C obwodów. Schematy blokowe generatorów:

Generatory RC zakres f 1kHz do kilku MHz, niestabilność niestabilność 10 do -4 – 10 do -3. to wzmacniacze z dodatkowym sprzężeniem zwrotnym, za pomocą filtru pasmowego RC. Najczęściej wykorzystywany jest mostek Wiena Generatory kwarcowe. Zasadniczą częścią jest rezonator kwarcowy (płytka wycięta z kryształu kwarcu) rezonator wykorzystuje zjawisko piezoelektryczne polegające na tym, że po doprowadzeniu napięcia w płytce występują drgania mechaniczne, a przy ściskaniu na jej krawędziach występuje ładunek elektryczny. Częstotliwość drgań rezonatora zależy od wielkości płytki i sposobu wycięcia. Zakres f 10 kHz do 200 kHz, niestabilność niestabilność 10 do -6 do 10 do -11. Rezonator kwarcowy może być stosowany w generatorach LC do stabilizacji f.




Generator dudnieniowy to układ, w którym napięcie o f akustycznej otrzymuje się przez mieszanie 2 napięć o częstotliwości większej i wydzielaniu f różnicowej. Zakres f 20 Hz do 20 kHz, niestabilność 10 do -4 do 10 – 5. Syntetyczny – mają wysoko stabilny generator kwarcowy oraz układy umożliwiające zwielokrotnienie f (powielacz) i zmniejszenie f. Zakres od 1 mikro Hz do 10 GHz, niestabilność 10 do -10. Generator funkcyjny to generator pomiarowy, wytwarzający jednocześnie kilka przebiegów(prostokątne, trójkątne, piłokształtne, sinusoidalny) Typowy generator składa się z generatora przebiegów trójkątnych, układu kształtowania przebiegu prostokątnego, sinusoidalnego i układu wyjściowego (wzmacniacz separujący). Generatory funkcyjne stosowane są jako układy scalone. Zakres f 1mHz do 1,5MHz, niestabilność f 10 do -5 1/k. W oparciu o te układy scalone wykonuje się generatory funkcyjne 5Hz – 5MHz U = - 5V - +5V, niestabilność nastawna f 10 do -2. Generator sygnałowy przeznaczony jest do badania odbiorników radiowych, telewizyjnych oraz wzmacniaczy i filtrów. Są to generatory pracujące w zakresie wysokich częstotliwości, wytwarzające przebiegi sinusoidalne, dwojakiego rodzaju: a) niemodulowane o regulowanej częstotliwości i amplitudzie, amplitudzie)modulowane amplitudowo- częstotliwościowo i fazowo. Podział generatorów sygnałowych: a)amplitudowe częstotliwości radiowych od 5kHz do 50 MHz, b) szerokopasmowe od 50 MHz do 100 MHz modulowane amplitudowo i częstotliwościowo, c) bardzo dużej częstotliwości od 100 MHz do 500 MHz, modulowane amplitudowo częstotliwościowo i fazowo. Generatory programowe są to budowane z zastosowaniem cyfrowych układów, które umożliwiają uzyskanie przebiegów o danym kształcie, również opisanym równaniem analitycznym.
Pamięć cyfrowa przechowuje przebiegi zakodowane w postaci ciągu liczb N k określających wartości napięcia wyjściowego w kolejnych chwilach czasu, odległych od siebie o T = T / k, T – okres generowanego przebiegu, k – pojemność pamięci. Częstotliwość przebiegu programuje się przez nastawienie dzielnika f wzorcowej tak aby impulsy odczytu kolejnych komórek pamięci pojawialy się z częstotliwością K f. Przetwornik C/A zmienia ciąg cyfr na przebieg schodkowy, który ulega wygładzeniu przez filtr. Tłumik umożliwia nastawienie amplitudy przebiegu. Zakres generowanych generowanych wynika z szybkości działania przetwornika C/A max kilkadziesiąt MHz. Dokładność odtwarzania kształtu przebiegu zależy od rozdzielczości przetwornika C/A i stabilności generatora wzorcowego.