ИГ синусоидальных сигналов. Общие характеристики

Синусоидальные колебания является элементарными сигналимы переменного тока. Поэтому ИГ синусоидальных немодулированных колебаний (ИГСК) широко применяются в ИГПС.

ИГПС вырабатывают почти синусоидальное напряжения с коэффициентом гармоник К_Г = 0,01…2 %.

Изготавливаются для различных диапазонов частот в пределах от ИНЧ до СВЧ погрешность плавной установки частоты по школе 0,1...5%, по частотомеру и у синтезатора – порядка 10^-5…10^-7 нестабильность частоты у ИГСК без кварцевой стабилизации порядка 10^-2…10^-4, с кварцевой стабилизации 10^-6…10^-8

Уровень мощности выходного сигнала до 20…30 дБ с возможностью плавной и ступенчатой регулировки в пределах 40…100 дБ.

Выходное сопротивление активное, из ряда номинальных значений: 600, 150(135), 75 Ом, у ГСК f_В до 1,6+…2,5МГц – симметричное относительно земли (корпуса).

В ИГСК общего применения, кроме указаниях выше, могут быть величина выходного сопротивления 5, 10, 200 Ом. Уровень помех на выходе на 30…40 дБ ниже уровня выходного сигнала.

Структурная схема ИГ немодулированных синусоидальных колебаний представлена на рис. 2.32:

Рис. 2.32. Структурная схема ИГ немодулированных

синусоидальных колебаний

Эта схема содержит следующие узлы:

ВК – возбудитель колебании (задающий генератор), определяющий все частотные свойства и отчасти коэффициент гармоник;

УМ1 – усилитель мощности, определяющий уровень максимальной мощности выходного сигнала и частично коэффициент гармоник;

РУ1 – плавный регулятор уровня входного сигнала;

ВУ – выходное устройство, содержащей калиброванный ступенчатой регулятор уровня РУ2, симметрирующий трансформатор и переключатель входного сопротивления;

ИВ– индикатор выхода, измеряющий значение уровня сигнала на выходе РУ2.

Основные свойства ИГСК определяются видом ВК. По виду ВК различают следующие типы ИГСК: LC, RC, на биениях, включающие ИГ с диапазонно-кварцевой стабилизации, синтезаторы частот.

Схемы и параметры задающих генераторов синусоидальных колебаний

Генераторы LC

Колебательной системой таких генераторов является LC-контур (Рис. 2.33). Плавная установка частоты производит конденсатором переменной емкости С. При необходимости управления частотой с помощью электронного сигнала параллельно конденсатору С (или вместо него подключается) варикап VD.

Рис. 2.33. LC-контур

Если эквивалентная добротность LC – контура (с учетом шунтирующего действия транзистора и нагрузки) , частота генерируемых колебаний определяется только параметрами контура . Для конденсаторов переменной емкости С_MAX / C_MIN = 10…25. Поэтому плавное изменение частоты

. (2.56)

Задающие LC – генераторы применяются в высокочастотных ИГ (f_MIN ³ 30…50 кГц), а также в генераторах на биениях. Коэффициент гармоник LC – генераторов К_Г = 0,1…1%. Максимальная частота LC – генераторов с обычным контурами 50…100МГц, со специальными резонаторами – в диапазоне СВЧ.

Генераторы RC

Возбудитель колебаний такого генератора представляет собой апериодический широкополосный усилитель, охваченный частотно – зависимой положительной (ПОС) и частотно – независимой отрицательной (ООС) обратными связями (Рис. 2.34).

Рис. 2.34. Генератор RC

Усилитель А должен обеспечивать достаточно большое усиление без ООС (К>10³ ) и постоянный фазовый сдвиг влево j_K = 2Пp (n = 1,2,3…) во всем диапазоне частот генерируемых колебаний. Обычно R1=R2=R и C1=C2=C. При частоте f₀ = 1/2ПRC фазовый сдвиг в RC-цепи ПОС равен нулю (j_ПС = 0). В схеме выполняется условие баланса фаз (j = j_ПС + j_K =2Пp) и возникают незатухающие колебания. При частоте f₀ коэффициент передачи цепи ПОС К_ПС =1/3.

При неидеальном равенстве R1=R2, C1=C2, К_{П. С} ≈ 1/3, следовательно, и К₀ ≈ 3. выполнение условия баланса амплитуда К_ПС ×К₀ =1 и поддержания постоянной амплитуды колебаний прямолинейном участке АХ усилителя осуществляется с помощью АРУ в цепи ООС. Устройство АРУ содержит регулирующий усилитель – преобразователь РУП и полевой транзистор ПТ. РУП усиливает импульсы напряжение, амплитуда которых превышает опорное напряжение U_ОП и преобразует их в напряжение постоянного тока, которое управляет сопротивлением канала ПТ. При этом К₀ = R3/(R4+R_K)+1

Сопротивления канала полевого транзистора R_К увеличивается при увеличении амплитуды входного напряжения и наоборот. При достаточно большом усиления РУП амплитуда напряжении на выходе усилителя (А) равна опорному напряжению U_ОП.

Следует отметить, что в генераторах прежних выпусков АРУ осуществляется с помощью термистора, включенного последовательно с R3 при этом R4 = const.

Плавное изменение частоты осуществляется сдвоенными переменными конденсаторами (С1=С2+С), в простых генераторах – сдвоенными переменными резисторами (R1= R2 + R) плавное изменение частоты может быт в приделах:

, (2.57)

обычно n_f = 10.

Измерение частотных диапазонов производится переключением резисторов или конденсаторов.

Диапазон частот RC – генераторов – от десятков герц до единиц мегагерц. Относительная нестабильность частоты 10^-3…10^-4 погрешность установки частоты по шкале 0,2…5% коэффициент гармоник – К_Г = 0,01…2%.