Импульсные генераторы сигналов

Импульсные генераторы применяют при исследовании, отладке и настройке радиотехнических устройств; испытаниях импульсных электронных схем; импульсных характеристик полупроводниковых диодов, транзисторов, интегральных схем; при снятии переходных характеристик осциллографов, различной электронной аппаратуры; испытании вычислительных устройств и т.д.

Импульсные генераторы вырабатывают одиночные или периодические импульсы прямоугольной формы различной полярности, амплитуды, длительности, частоты следования.

Генераторы могут выдавать импульсы с регулируемыми параметрами, несвязанными выходами и независимой регулировкой параметров: опорный импульс и импульс, задержанный на определенное время по отношению к опорному.

Наиболее широко применяют генераторы прямоугольных импульсов, вырабатывающие импульсы обеих полярностей со ступенчатой и плавной регулировкой длительности, плавной регулировкой амплитуды и частоты следования. Амплитуда генерируемых импульсов меняется от нескольких милливольт до 150 В, длительностью от нескольких пикосекунд до единиц секунд и частотой следования от сотых долей герц до сотен мегагерц.

Принцип действия генератора поясняется схемой, представленной на рис. 8.8.

Рис. 8. 8. Схема импульсного генератора

Задающий генератор выдает тактовые импульсы, поступающие на схему внешнего и разового запуска. Работая в автоколебательном режиме, задающий генератор обеспечивает плавную ступенчатую регулировку частоты повторения импульсов. В режиме внешнего и разового запуска задающий генератор отключается от схемы внешнего и разового запуска. Сформированный по частоте и амплитуде сигнал со схемы внешнего запуска поступает на схему задержки основного импульса и на схему формирования импульсов синхронизации.

Схема формирования импульсов синхронизации выдает синхроимпульсы обеих полярностей. Через коммутирующий элемент синхроимпульсы поступают на выходное гнездо генератора. Схема задержки основного импульса выдает импульс с регулируемым временным сдвигом, а также обеспечивает режим нулевого временного сдвига основного импульса относительно импульса синхронизации генератора. Импульс с выхода схемы задержки основного импульса запускает схему формирования длительности основных импульсов, которая выдает стартовый и стоповый импульсы с регулируемым временным сдвигом между ними. Поступая на схему выходного формирования и регулировки амплитуды, стартовый импульс определяет начало (фронт) выходного основного импульса, а стоповый – его конец (срез). Со схемы формирования длительности основных импульсов на схему выходного формирователя поступает также импульс срыва, совпадающий во времени со стоповым импульсом и обеспечивающий быстрое восстановление схемы выходного формирователя в исходное состояние. Схема выходного формирователя и регулировки амплитуды обеспечивает генерирование прямоугольных импульсов с максимальной амплитудой, определенной длительностью, частотой повторения на согласованной внешней нагрузке. Выходной импульс может плавноступенчато регулироваться по амплитуде от U_max до 0,01U_mах. Через коммутационный элемент выходной импульс со схемы выходного формирователя поступает или на выходное гнездо 1:1, или на делители, дополнительно ослабляющие амплитуды импульсов в 10 и 100 раз.

Измерение амплитуды выходных импульсов в пределах плавной регулировки осуществляется амплитудным вольтметром.

Схема питания обеспечивает генератор постоянными стабилизированными напряжениями и регулируемым напряжением. По этой схеме выполнен импульсный генератор Г5-54, вырабатывающий прямоугольные импульсы с максимальной амплитудой U_mах = 50 В, длительностью 0,1¸1000 мкс; длительностью фронта и среза соответственно 50 и 100 нс; частотой повторения 0,01¸100 кГц на внешней нагрузке 500 Ом с параллельной емкостью.

Отечественной промышленностью выпускаются генераторы одинарных и парных импульсов с сенсорным управлением и возможностью работы с каналом общего пользования (КОП). В дальнейшем следует предусмотреть дистанционное программное управление всеми параметрами импульсов, позволяющее использовать генераторы в составе автоматизированных систем с КОП.

Принцип его действия поясняется структурной схемой, представленной на рис. 8.9. Устройство ввода предназначено для кодирования клавиши сенсорной клавиатуры, регистрации нажатия клавиши клавиатуры, формирования сигналов записи и обнуления. При помощи устройства ввода с сенсорной клавиатуры осуществляется выбор режимов работы генератора, задание выходных параметров импульсов, формирование кодов параметров. С устройства ввода на устройство управления индикацией поступает код, несущий информацию о названии параметра (о периоде повторения и длительности основных импульсов, о временном сдвиге (задержке) основного импульса относительно синхроимпульса и т. д. ). Индикаторное устройство отображает заданные параметры и режимы работы на цифровом табло. Формирователь временных параметров предназначен для хранения кодов значений параметров и формирования исходных импульсов, определяющих временные параметры импульсов. Затем в блоке формирователя выходных импульсов создаются импульсы определенной амплитуды положительной и отрицательной полярности (до 80 В), а делитель напряжения формирует установленное значение амплитуды импульсов. Формирователь сигналов управления содержит источник опорной частоты, делитель частоты, схему внешнего запуска, схему формирования синхроимпульсов и управляющую логику.

Рис. 8. 9. Схема генератора сигналов с сенсорным управлением