Генератор сигналов

Генераторы сигнала: схема, принцип действия, устройство и отзывы :

Генератор сигналов

Применяются генераторы сигналов при проектировании электронных устройств. Они используются для тестирования радиопередатчиков, приемников, усилителей звуковой частоты.

Генератор позволяет создать сигнал с необходимой амплитудой, частотой и периодом. Тем самым происходит имитация сигналов, которые будут поступать на устройство во время работы.

Прибор является незаменимым, так как он позволяет протестировать работу любого устройства во всех режимах.

Как выглядят генераторы?

Стандартные генераторы синусоидального сигнала представлены в виде небольшого короба, на передней панели имеется экран. С его помощью производится контроль колебаний и регулировки.

В верхней части экрана имеется текстовое поле – это своеобразное меню, в котором присутствуют разные функции. Управление может производиться кнопками и переменными резисторами.

На экране указывается вся информация, необходимая при работе.

Амплитуда и смещение сигнала регулируются при помощи кнопок. Новейшие образцы приборов оснащаются выходами, посредством которых можно произвести запись всех результатов на флеш-накопитель.

Для изменения частоты дискретизации в генераторах синусоидального сигнала применяются специальные регуляторы. Благодаря им пользователь может очень быстро осуществить синхронизацию.

Обычно внизу, под экраном, располагается кнопка включения, а рядом с ней выходы генератора.

Самодельные приборы

Можно сделать генератор сигналов своими руками из подручных средств. Основная часть любого генератора – это селектор (англ. select – выбор). В любой конструкции он рассчитан на несколько каналов.

В стандартных конструкциях применяется не более двух микросхем. Этого для реализации простейших приборов оказывается достаточно. Идеально подойдут для изготовления генераторов микросхемы из серии КН148.

Что касается преобразователей, то они используются только аналоговые.

В некоторых случаях допускается использовать персональный компьютер в качестве генератора сигналов. Своими руками можно сделать небольшой переходник – он устанавливается на выходе звуковой карты.

Сигнал снимается с выхода и используется для тестирования аппаратуры. На ПК устанавливается программа, которая будет управлять звуковой картой.

Недостаток такой конструкции – слишком узкий диапазон частот, поэтому его нельзя использовать при тестировании некоторых приборов.

Генераторы синусоидального сигнала

Синус – это наиболее распространенная форма сигнала генераторов. Он необходим для тестирования большей части аппаратуры. В конструкции применяются самые простые микросхемы.

Они вырабатывают сигнал, который преобразовывается операционным усилителем. Чтобы производить регулировку сигналов, необходимо в схему включить переменные или постоянные резисторы.

От типа используемых сопротивлений зависит, ступенчато или плавно будет осуществляться регулировка.

Генераторы синусоидального сигнала широко применяются для настройки не только радиоаппаратуры, но и высокочастотной техники – инверторов, блоков питания, преобразователей частоты для асинхронных двигателей и т. д.

Эта техника позволяет производить преобразование исходного синуса бытовой сети (частота 50 Гц). Причем частота увеличивается в десятки раз – до 100 МГц. Это необходимо для нормальной работы импульсного трансформатора.

Низкочастотные генераторы

Такие конструкции применяются для настройки и тестирования аудиоаппаратуры.

Если обратить внимание на схему простейшего низкочастотного генератора сигналов, то можно увидеть, что в нем устанавливаются переменные резисторы – с их помощью производится корректировка формы и величины сигнала.

Чтобы осуществить изменение величины импульса, можно использовать модулятор серии КК202. Сигнал в этом случае должен генерироваться через конденсаторы.

Низкочастотный генератор сигналов используется для настройки любой аудиоаппаратуры – проигрывателей, усилителей звуковой частоты и т. д. В качестве такого генератора можно использовать персональный компьютер (даже старый ноутбук подойдет).

Это бюджетный вариант, который не потребует больших затрат, если в наличии имеется старенький компьютер. Достаточно установить последнюю версию драйверов, программу для работы со звуковой картой и сделать переходник для подключения к аппаратуре.

Как работают генераторы звуковой частоты

Но если речь идет о стандартных конструкциях, выполненных на микросхемах, то в них напряжение подается на селектор. Происходит генерация сигнала одной или несколькими микросхемами.

Обычно схема состоит из одной микросхемы, которая задает частоту:

  • К одному входу подключается кварцевый резонатор, настроенный на определенную частоту.
  • К другому входу микросхемы подключается переменный резистор (номинал подбирается эмпирическим путем). С его помощью можно производить корректировку колебаний.
  • Микросхема позволяет увеличить или уменьшить частоту, вырабатываемую кварцем, на любое значение.
  • Производится прошивка микросхемы (при необходимости), чтобы при вращении ручки регулятора изменялась частота.
  • Максимальная частота, которую может сгенерировать прибор, зависит от используемой микросхемы и кварца. Значение в 3 ГГц является наибольшим для большинства конструкций. Для уменьшения погрешности устанавливаются ограничители.

    Генераторы смешанного сигнала

    В стандартной конструкции имеется многоканальный селектор. На передней панели генератора, вырабатывающего сигнал с минимальной частотой 70 Гц, расположено не меньше пяти выходов. Номиналы используемых в конструкции сопротивлений – 4 Ом, конденсаторов – 20 пФ. Генератор выходит на рабочий режим в течение 2,5 секунды.

    Обратная частота прибора может регулироваться в более широком диапазоне – до 2000 кГц. При этом частота регулируется с помощью модуляционного устройства. Погрешность прибора (абсолютная) составляет не больше 2 дБ. Для стандартных генераторов сигналов используются преобразователи серии РР201.

    Генератор импульсов произвольной формы

    У этих приборов имеется одна особенность – у них очень маленькая погрешность. Также конструкция предусматривает тонкую регулировку выходного сигнала – для этого используется шестиканальный селектор.

    Минимальная частота, вырабатываемая генератором, составляет 70 Гц. Такими генераторами воспринимаются положительные импульсы. В схеме применяются конденсаторы, емкость не меньше 20 пФ.

    Сопротивление выхода устройства составляет не больше 5 Ом.

    Все генераторы сигналов произвольной формы отличаются по параметрам синхронизации. Происходит это из-за типа установленного коннектора. По причине этого нарастание сигнала может происходить за время 15-40 нс.

    В зависимости от модели генератора в нем может быть два вида режимов – логарифмический и линейный. При помощи соответствующих переключателей их можно менять, что повлечет за собой коррекцию амплитуды.

    Суммарная погрешность частоты составляет не больше 3 %.

    Генераторы сложных сигналов

    DDS-генератор сигналов можно назвать конструкцией, которая позволяет получить импульсы сложной формы. В таких конструкциях применяются исключительно многоканальные типы селекторов. Вырабатываемый сигнал обязательно усиливается, а для смены режима работы применяются регуляторы.

    Суммарное время нарастания сигнала составляет не больше 40 нс. Чтобы уменьшить время, используются конденсаторы емкостью не больше 15 пФ. Сопротивление выхода устройства составляет около 50 Ом (стандартное значение). При работе с частотой 40 кГц искажение не превышает 1 %. Широко используются такие конструкции генераторов для тестирования радиоприемников.

    Встроенные редакторы

    Все низко- и высокочастотные генераторы сигналов очень просты в настройке. У них имеется несколько четырехпозиционных регуляторов, позволяющих корректировать значение максимальной частоты. Время перехода на установившийся режим в большей части моделей составляет не больше 3 мс. Такое малое время можно достичь благодаря использованию микроконтроллеров.

    Микроконтроллеры монтируются на основной плате, в некоторых конструкциях они съемные – буквально одним движением можно установить новый элемент.

    В конструкциях со встроенным редактором не устанавливаются ограничители. После селекторов по схеме расположены преобразователи. Иногда в схемах можно встретить синтезаторы.

    Максимальная частота генерируемого сигнала может составлять 2000 кГц, суммарная погрешность не более 2 %.

    Генераторы цифрового сигнала

    Вы рассмотрели, как работает генератор звуковых сигналов для тестирования усилителей НЧ.

    Но в наше время широкая популярность у цифровой техники – различные контроллеры, измерители, которые нуждаются в более тонкой настройке. Коннекторы, используемые в таких генераторах – КР300.

    В конструкции резисторы имеют сопротивление не меньше 4 Ом. Благодаря этому удается поддерживать большое внутреннее сопротивление всей конструкции.

    В генераторах цифровых сигналов применяются трех- и четырехканальные типы селекторов, построенные на микросхеме КА345.

    В конструкциях происходит импульсная модуляция, так как коэффициент прохождения очень высокий. Широкополосный шум крайне низкое значение имеет – не больше 10 дБ.

    Данные конструкции позволяют генерировать сигналы прямоугольной формы. Они необходимы для тонкой настройки работы цифровых схем.

    Высокочастотные конструкции

    Внутреннее сопротивление высокочастотного генератора сигналов около 50 Ом. При этом устройство способно отдавать большую мощность. У высокочастотных конструкций полоса пропускания составляет около 2 ГГц. В схеме применяются постоянные конденсаторы емкостью свыше 7 пФ. Это позволяет поддерживать максимальный ток в цепи до 3 А. Искажения на уровне 1 %.

    В высокочастотных генераторах применяются только операционные усилители. В начале и конце цепи монтируются ограничители сигналов. Для работы используются микроконтроллеры из серии РРК211 и шестиканальный селектор. При помощи регуляторов можно установить частоту выходного сигнала – минимальное значение 90 Гц.

    Логические сигналы

    В конструкции применяются постоянные резисторы, номинал которых не превышает 4 Ом. Благодаря этому выдерживается очень высокое внутреннее сопротивление. Чтобы уменьшить скорость, с которой передается сигнал, используется операционный усилитель. На передней панели в стандартных конструкциях присутствует три выхода, которые соединены с ограничителем полосы пропускания перемычками.

    В схеме генератора сигналов применяются переключатели. Чаще используется поворотный тип, позволяющий выбрать один из двух режимов. Такие типы генераторов могут применяться для фазовой модуляции.

    Максимальный уровень шумов у большинства конструкций не превышает 5 дБ. Девиация (уход) частоты не более чем на 16 кГц.

    Среди недостатков конструкций такого типа можно выделить большое время нарастания сигнала, так как пропускная способность микроконтроллера очень низкая.

    Отзывы о генераторах

    Отзывы о простых конструкциях, которые продаются в магазинах, разнообразные. Одни покупатели отмечают, что в генераторах слишком заметны ступеньки (хотя кривая должна быть плавной). Из-за этого нет возможности нормально настроить звуковую технику. Другие покупатели отмечают, что генераторы не работают в одном или нескольких диапазонах.

    Если необходимо качество и надежность, то приобретите многофункциональный генератор. Он позволит производить настройку любой аппаратуры – от усилителей звуковой частоты до радиопередатчиков сотовых телефонов. Дешевые конструкторы, которых в магазинах достаточно, позволяют производить только грубую настройку техники.

    Такой генератор сигнала частоту поддерживает хорошо, но вот форма кривой оставляет желать лучшего.

    Генератор сигналов: функциональный генератор своими руками

    Генератор сигналов

    Собираем простой функциональный генератор для лаборатории начинающего радиолюбителя

    Доброго дня уважаемые радиолюбители! Приветствую вас на сайте “Радиолюбитель“

    Собираем генератор сигналов – функциональный генератор. Часть 3.

    Доброго дня уважаемые радиолюбители! На сегодняшнем занятии в Школе начинающего радиолюбителя мы закончим собирать функциональный генератор. Сегодня мы соберем печатную плату, припаяем все навесные детали, проверим работоспособность генератора и проведем его настройку с помощью специальной программы.

    И так, представляю вам окончательный вариант моей печатной платы выполненной в программе, которую мы рассматривали на втором занятии –  Sprint Layout:

    Если вы не смогли сделать свой вариант платы (что-то не получилось, или было просто лень, к сожалению), то можете воспользоваться моим “шедевром”. Плата получилась размером 9х5,5 см и содержит две перемычки (две линии синего цвета). Здесь вы можете скачать этот вариант платы в формате Sprint Laiout^

      Печатная плата генератора (63.6 KiB, 3,170 hits)

    После применения лазерно-утюжной технологии и травления, получилась такая заготовка:

    Дорожки на этой плате выполнены шириной 0,8 мм, почти все контактные площадки диаметром 1,5 мм и почти все отверстия – сверлом 0,7 мм.

    Я думаю, что вам будет не очень сложно разобраться в этой плате, и так-же, в зависимости от используемых деталей (особенно подстроечные сопротивления), внести свои изменения.

    Сразу хочу сказать, что эта плата проверенна и при правильной пайке деталей схема начинает работать сразу.

    Немного о функциональности и красоте платы. Беря в руки плату, изготовленную в заводских условиях, вы наверняка замечали как она удобно подготовлена для пайки деталей – и сверху и снизу нанесена белым цветом так называемая “шелкография”, на которой сразу видны и наименование деталей и их посадочные места, что очень облегчает жизнь при пайке радиоэлементов.

     Видя посадочное место радиоэлемента, никогда не ошибешься в какие отверстия его вставлять, остается только глянуть на схему, выбрать нужную деталь, вставить ее и припаять. Поэтому мы сегодня сделаем плату приближенную к заводской, т.е. нанесем шелкографию на слой со стороны деталей. Единственное, эта “шелкография” будет черного цвета. Процесс очень прост.

    Если, к примеру, мы пользуемся программой Sprint Layout, то выбираем при печати слой К1 (слой со стороны деталей), распечатываем его как и для самой платы (но только в зеркальном отображении), накладываем отпечаток на сторону платы, где нет фольги (со стороны деталей), центрируем его ( а на просвет протравленной платы рисунок виден прилично) и применяя способ ЛУТ переносим тонер на текстолит.

    Процесс – как и при переносе тонера на медь, и любуемся результатом:

    После высверливания отверстий, вы реально будете видеть схему расположения деталей на плате. А самое главное, что это не только для красоты платы (хотя, как я уже говорил, красивая плата – это залог хорошей и долгой работы собранной вами схемы), а главное – для облегчения дальнейшей пайки схемы.

    Затраченные десять минут на нанесение “шелкографии” заметно окупаются по времени при сборке схемы. Некоторые радиолюбители, после подготовки платы к пайке и нанесения такой “шелкографии”, покрывают слой со стороны деталей лаком, тем самым защищая “шелкографию” от стирания.

    Хочу отметить, что тонер на текстолите держится очень хорошо, а после пайки деталей вам придется растворителем удалять остатки канифоли с платы.

    Попадание растворителя на “шелкографию”, покрытую лаком, приводит к появлению белого налета, при удалении которого сходит и сама “шелкография” (это хорошо видно на фотографии, именно так я и делал), поэтому, я считаю, что использовать лак не обязательно. Кстати, все надписи, контура деталей выполнены при толщине линий 0,2 мм, и как видите, все это прекрасно переноситься на текстолит.

    А вот так выглядит моя плата (без перемычек и навесных деталей):

    Эта плата выглядела бы намного лучше, если бы я не покрывал ее лаком. Но а вы можете как всегда поэкспериментировать, и естественно, сделать лучше. Кроме того, у меня на плате установлены два конденсатора С4, нужного номинала (0,22 мкФ) у меня не оказалось и я заменил его двумя конденсаторами номиналом 0,1 мкФ соединив их параллельно.

    Продолжаем.  После того, как мы припаяли все детали на плату, припаиваем две перемычки, припаиваем с помощью отрезков монтажных проводов резисторы R7 и R10, переключатель S2.

    Переключатель S1 пока не припаиваем а делаем перемычку из провода, соединяя выводы 10 микросхемы ICL8038 и конденсатора С3 (т.е.

    подключаем диапазон 0,7 – 7 кГц), подаем питание с нашего (я надеюсь собранного) лабораторного блока питания на входы микросхемных стабилизаторов около 15 вольт постоянного напряжения

    Теперь мы готовы к проверке и настройке нашего генератора. Как проверить работоспособность генератора. Очень просто. Подпаиваем к к выходам Х1 (1:1) и “общий” любой обыкновенный или  пьезокерамический динамик (к примеру от китайских часов в будильнике). При подключении питания мы услышим звуковой сигнал.

    При изменении сопротивления R10 мы услышим как изменяется тональность сигнала на выходе, а при изменении сопротивления R7 – как  изменяется громкость сигнала. Если у вас этого нет, то единственная причина в неправильной пайке радиоэлементов.

    Обязательно пройдитесь еще раз по схеме, устраните недостатки и все будет о,кей!

    Будем считать, что этот этап изготовления генератора мы прошли. Если что-то не получается, или получается, но не так, обязательно задавайте свои вопросы в комментариях или на форуме. Вместе мы решим любую проблему.

    Продолжаем. Вот так выглядит плата, подготовленная к настройке:

    Что мы видим на этой картинке. Питание – черный “крокодил” на общий провод, красный “крокодил” на положительный вход стабилизатора, желтый “крокодил” – на отрицательный вход стабилизатора отрицательного напряжения.

    Припаянные переменные сопротивления R7  и R10, а также переключатель S2.

    С нашего лабораторного блока питания (вот где пригодился двухполярный источник питания) мы подаем на схему напряжение около 15-16 вольт, для того, чтобы нормально работали микросхемные стабилизаторы на 12 вольт.

    Подключив питание на входы стабилизаторов (15-16 вольт) с помощью тестера проверяем напряжение на выходах стабилизаторов (±12 вольт). В зависимости от используемых стабилизаторов напряжения будет отличаться от ± 12 вольт, но близки к нему.

    Если у вас напряжения на выходах стабилизаторов несуразные (не соответствуют тому, что надо), то причина одна – плохой контакт с “массой”. Самое интересное, что даже отсутствие надежного контакта с “землей” не мешает работе генератора на динамик.

    Ну а теперь нам осталось настроить наш генератор. Настройку мы будем проводить с помощью специальной программы – виртуальный осциллограф. В сети можно найти много программ имитирующих работу осциллографа на экране компьютера.

    Специально для этого занятия я проверил множество таких программ и остановил свой выбор на одной, которая, как мне кажется, наиболее лучше симулирует осциллограф – Virtins Multi-Instrument.

    Данная программа имеет в своем составе несколько подпрограмм – это и осциллограф, частотомер, анализатор спектра, генератор,  и кроме того имеется русский интерфейс:

    Здесь вы можете скачать данную программу:

      Virtins Multi-Instrument (41.7 MiB, 4,794 hits)

    Программа проста в использовании, а для настройки нашего генератора потребуется лищь минимальное знание ее функций:

    Для того чтобы настроить наш генератор нам необходимо подключиться к компьютеру через звуковую карту. Подсоединиться можно через линейный вход (есть не у всех компьютеров) или к разъему “микрофон” (есть на всех компьютерах).

    Для этого нам необходимо взять какие-либо старые, ненужные наушники от телефона или другого устройства, со штекером диаметром 3,5 мм, и разобрать их.

    После разборки припаиваем к штекеру два провода – как показано на фотографии:

    После этого белый провод подпаиваем к “земле” а красный к контакту Х2 (1:10). Регулятор уровня сигнала R7 ставим в минимальное положение (обязательно, что-бы не спалить звуковую карту) и подключаем штекер к компьютеру.

    Запускаем программу, при этом в рабочем окне мы увидим две запущенные программы – осциллограф и анализатор спектра. Анализатор спектра отключаем, выбираем на верхней панели “мультиметр” и запускаем его. Появится окошко, которое будет показывать частоту нашего сигнала.

    С помощью резистора R10 устанавливаем частоту около 1 кГц, переключатель S2 ставим в положение “1” (синусоидальный сигнал). А затем, с помощью подстроечных резисторов R2, R4 и R5 настраиваем наш генератор.

    Сначала форму синусоидального сигнала резисторами R5 и R4, добиваясь на экране формы сигнала в виде синусоиды, а затем, переключив S2 в положение “3” (прямоугольный сигнал), резистором R2 добиваемся симметрии сигнала. Как это реально выглядит, вы можете посмотреть на коротком видео:

    После проведенных действий и настройки генератора, припаиваем к нему переключатель S1 (предварительно удалив перемычку) и собираем всю конструкцию в готовом или самодельном (смотри занятие по сборке блока питания) корпусе.

    Будем считать, что мы успешно со всем справились, и в нашем радиолюбительском хозяйстве появился новый прибор – функциональный генератор.

    Оснащать его частотомером мы пока не будем (нет подходящей схемы) а будем его использовать в таком виде, учитывая, что нужную нам частоту мы можем выставить с помощью программы Virtins Multi-Instrument.

    Частотомер для генератора мы будем собирать на микроконтроллере, в разделе “Микроконтроллеры”.

    Следующим нашим этапом в познании и практическом претворении в жизнь радиолюбительских устройств будет сборка светомузыкальной установки на светодиодах.

    При повторении данной конструкции был случай, когда не удалось добиться правильной формы прямоугольных импульсов. Почему возникла такая проблема сказать трудно, возможно из-за такой работы микросхемы. Решить проблему очень легко. Для этого необходимо применить триггер Шмитта на микросхеме К561(КР1561)ТЛ1 по нижеприведенной схеме. Данная схема позволяет преобразовывать напряжение любой формы в прямоугольные импульсы с очень хорошей формы. Схема включается в разрыв проводника, идущего от вывода 9 микросхемы, вместо конденсатора С6.

    Генератор сигналов — определение механизма и принцип работы

    Генератор сигналов

    Как известно, механизм под названием генератор сигналов позволяет получить нужный сигнал – электрический, акустический, иной – и который имеет необходимые заранее характеристики. Ими могут быть форма, энергетические параметры, статистические функции.

    Эти устройства повсеместно используют для преобразования сигналов или же измерения. Генератор сигналов – это источника и формирователь. Источником может служить устройство с эффектом самовозбуждением (усилителя с цепью положительной обратной связи), а формирователем обычно бывает электрический фильтр.

    В самом общем виде различают генераторы электрических и гармонических колебаний.

    Преимущественно первые представляют собой преобразователи постоянного тока в переменный ток.

    Генераторы малой мощности обычно строят на однотактных усилительных каскадах, тогда как более мощные однофазные генераторы строят на двухтактных или так называемых полумостовых усилительных каскадах с большим КПД.

    Производитель же гармонических колебаний является собой усилитель с положительной обратной связью. Усилитель с отрицательной обратной связью является дискриминатором или активным фильтром. Подобный механизм генератора может быть однокаскадным и многокаскадным.

    Область применения генератора сигналов

    Где применяют генераторы сигналов? Конечно же, в самой современной и крутой лаборатории разработчика электронных устройств и измерительных приборов. В зависимости от назначения, лаборатории различают по уровням: начального, среднего и высшего (так называемый Hi-Fi). Кроме всего прочего, основные области применения подобных генераторов таковы:

    • контроль различных параметров и характеристик генераторов сигналов
    • осциллографический контроль и анализ формы сигналов
    • контроль, изменение или измерение амплитудных параметров устройства
    • контроль временных и вневременных параметров сигналов
    • проведение автоматических измерений и контроль времени нарастания импульсов генератора
    • контроль спектра сигналов с помощью осциллографа и анализ спектра сигналов генераторов анализатором спектра реального времени

    Можно еще привести такие интересные примеры применения различных генераторов сигналов:

    • использование прибора AFG3000 при запуске формирователей импульсов (согласно времени нарастания и спада), измерении добротности LC-контуров и генератора качающейся частоты.
    • измерение амплитудно-частотной характеристики осциллографов, проверка характеристик осциллографов, детальные исследования линейных цепей
    • использование генератора сигнала Tektronix AFG3000 для измерения емкости
    • устройство RStamp SMA100A как надежное средство контроля аэронавигационных систем
    • применение подобных функциональных устройства как генератора качающейся частоты
    • чувствительность радиоприемника, контроль индикаторной панели и динамики интегральных микросхем

    Перечень приборов и устройств, совместимых с генератором сигналов

    Краткий список устройств, в которых применяются генераторы сигналов, состоит таким образом: радиоприемники (гетеродин в супергетеродинных радиоприёмниках), телевизоры, мобильные телефоны, приёмопередатчики, аппаратура передачи данных и электрокардиографы, томографы, электронные тонометры, аппараты для УЗИ, эхолоты, физиотерапевтические приборы, эхолоты, программируемые стиральные машины, СВЧ-печи, посудомоечные машины.

    Генератор частоты

    Генератор сигналов

    Генератор частоты… Хм…Что же это получается? Генератор — значит устройство, которое что-то создает или излучает, например генератор электрического тока создает электрический ток. Это вроде бы понятно.

    Частота  — это то, что повторяется в какой то определенный период времени.

    Если вы бегаете в туалет ночью  один раз — значит частота посещения ночного туалета для вас — это один раз за ночь, если же вы бегаете в туалет два раза — значит два раза за ночь, три раза — частота три раза за ночь и так далее ;-). 

    В электронике частотой назовем колебания электрического тока за какое то время, а точнее за секунду. Именно переменное напряжение создает генератор частоты, но его фишка в том, что он может изменять период и частоту колебаний этого самого напряжения и даже его форму.

     Думаю, дальше читать бессмысленно, пока не прочитаете статью Осциллограф. Основы эксплуатации. В конце этой статьи дается определение частоте и периоду и о том, как их определить с помощью осциллографа. Выглядеть генератор частоты может абсолютно по-разному.

    На моем Рабочем столе радиолюбителя не так давно прямиком из Китая появился вот такой генератор частоты:

    Сзади него находятся вот такие выводы:

    Давайте же более подробно разберем для чего они нужны? Итак USB — это просто питание, которое подается на генератор частоты. Китайцы не стали заморачиваться и сделали его для питания генератора частоты. Один конец  шнура втыкаем в этот разъем

    а другой в блок питания, который шел в комплекте

    Также в комплекте шел и высокочастотный шнур (ВЧ шнур), который крепится к остальным разъемам.

    Втыкаем в розетку блок питания и кнопочкой POWER (красненькая такая) запускаем ген.

    Буковкой «F» принято обозначать частоту, от англ. frequency — частота. Hz — это Герцы (Hertz) — показывает количество колебаний в секунду. Следовательно и приставки «кило, мега, гига»  могут также присутствовать перед Герцами.

    Что это за приставки, думаю, стыдно не знать. Снизу FUNCtion  — функция (гребаная алгебра…) , WAVE — волна, в данном случае, форма сигнала.  Представленный в данной статье ген может формировать три формы сигналов — это синусоида (SIN), прямоугольная(SQR) и пилообразная (TRI) форма.

    Почему такие интересные названия форм сигналов Вы поймете далее.

    Панель управления генератора частоты выглядит следующим образом:

    Здесь мы с вами видим кнопку включения POWER, квадратную желтую кнопку WAVE, с помощью которой мы выбираем форму сигнала: синусоида, прямоугольный или пилообразный. SEL — переключение между  режимами задания частоты и формой сигнала.

    ОК — без комментариев. Верхняя крутилка предназначена для установки частоты, средняя для среза сигнала,  и нижняя для изменения величины амплитуды сигнала. Итак, теперь обо всем по порядку.

    Для пробы вбиваем частоту 50 Герц для удобства вывода частоты на экран осцилла и для убирания мельканий при съемке с фотика.

    Цепляем кабель генератора частоты к выходу OUT, а зажимы кабеля цепляем к щупам осцилла.

    На осцилле наблюдаем вот такую картину:

    Чистейшая синусоида 50 Герц!

    Переключаем форму волны на пилообразную

    Вуаля! Зубья пилы! Вот именно от этого и пошло название такой формы сигнала — пилообразная.

    Знаете кто это?

    Так… Причем здесь Спанчбоб? На английском языке он пишется как Spanch Bob Square Pants — что в переводе Спанч Боб Квадратные штаны. Square — ( с англ. квадрат, прямоугольник). Чтобы не запутаться в генераторе частоты или в другой какой-либо технике, вспомните СпанчБоба. SQR — прямоугольная форма сигнала.

    А вот собственно и она, прямоугольная  форма сигнала.

    Крутилкой OFFSET можно срезать форму сигнала сверху, снизу и сверху и снизу одновременно.

    Есть в электронике такой параметр, как скважность. Это параметр применяется к прямоугольной форме сигналов.

    где S — скважность, T — период импульса, t — длительность импульса.

    Величина D (Duty), обратная величине S, называется коэффициентом заполнения

    Иллюстрация сигналов с различным коэффициентом заполнения

    Вот так выглядит сигнал с коэффициентом заполнения 50%. У этого сигнала длительность импульса ровно в два раза меньше его периода, следовательно S=2, а D=50%.  Такой сигнал прямоугольной формы называют меандр.

    Меняем коэффициент заполнения D на 20%

    то же самое, но на 80%

    Также в этом генераторе есть такие примочки, как выход TTL. TTL по-русски звучит, как транзисторно-транзисторная логика.

    Короче говоря — этот выход предназначен для тактирования импульсов на логические микросхемы.  Еще более понятным языком — задает рабочую частоту для различных микросхем, чтобы они работали и выполняли свои функции.

    Здесь выходит тупо прямоугольная форма сигнала амплитудой более 3 Вольт. Короче говоря, для гурманов электроники ).

    Частота 1 килоГерц.

    Теперь о примочках, которые китайский производители затолкали в этот ген. Есть  один интересный вывод — Ext.IN. Думаю, нетрудно догадаться. что IN — это вход. В этом генераторе частоты встроен частотомер и счетчик периодов сигнала. Для этих функций как раз и используется вывод Ext IN.

    Я хочу измерить частоту электрического тока в розетке. Если вы помните, там переменный ток, который имеет частоту 50 Герц. Так ли это? Сейчас узнаем. Напряжение для входа Ext.IN должно быть от 0,5 и до 20 Вольт.

    В розетке же 220 Вольт, чтобы его убавить, используем трансформатор. На выходе я получил напряжение в  2 Вольта. Чтобы вы увидели, что есть напряжение на вторичной обмотке транса, я туда поставил светодиод.

    Цепляемся за выводы вторичной обмотки крокодильчиками нашего генератора частоты

     и начинаем производить замеры. Опа на! Ровно 50 герц ;-).

    Можно также посчитать периоды или импульсы какого-нибудь периодического сигнала за какое то время. Выглядит это примерно как-то так:

    Вот характеристики генератора частоты, кому интересно:

    1. Signal Output function

           Output waveforms           Sine wave, Square wave and Triangle wave

           Output amplitude            ≥10Vp-p(signal output, no load)

           Output impedance           50Ω±10%(signal output)

           DC offset                       ±2.5V(no load)

           Display                          LCD160

           Frequency range             0.01Hz ~ 2MHz                          

           Resolution                      0.01Hz

            Frequency Stability         ±1×10-6

             Frequency accuracy        ±5×10-6

           Sine wave distortion      ≤0.8% (reference frequency is 1kHz)

           Trinagle linearity            ≥98%  (0.01Hz~10kHz)

           Rise and fall time of square wave   ≤100ns

           Square Wave Duty range               1%~99%

    2.TTL Output  function

          Frequency range            0.01Hz ~ 2MHz

          Amplitude                      >3Vp-p

          Fan Out                         >20 TTL loads

    3.COUNTER  function

          Counter Range                  0-4294967295

          Frequency Meter Range      1Hz~60MHz

          Input Voltage Range          0.5Vp-p~20Vp-p

          Storage and transferred: 10 set of parameters with storage and recall functions.

    В заключении хотелось бы сказать пару слов. Как же правильно выбрать генератор частоты? Здесь, конечно, все зависит от функционала, а точнее от того, какую максимальную частоту может выдать генератор. Чем большую частоту может выдавать генератор, тем он дороже. Начинающему электронщику, думаю, 2 МегаГерца сигналов синуса, пилы и прямоугольного хватит до попы, да еще и частотомер+счетчик.  На момент написания статьи этот генератор стоил 47$.  Много? Да нисколечко! Но зато с этим прибором можно выделывать такие фокусы, что вам и не снилось

    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

    Adblock
    detector