Электроника в вопросах и ответах

Что такое генератор качающейся частоты?

Это определенный вид генератора сигналов, объединенного с осциллографом, в котором частота выходного сигнала не является постоянной. Специальная схема вызывает периодическое изменение частоты выходного сигнала таким образом, что она плавно изменяется в определенном интервале, а затем быстро возвращается к начальному значению. В это время амплитуда выходного сигнала остается постоянной.

Структурная схема генератора качающейся частоты представлена на рис. 13.3.

Рис. 13.3. Структурная схема генератора качающейся частоты

Генератор Г₁ служит для установки средней частоты, а генератор Г₂ модулируется по частоте с помощью емкостного диода. Диапазон перестройки генератора Г₂ составляет ± F.

Пилообразное модулирующее напряжение берется со схемы временной развертки встроенного осциллографа. После смешения в смесителе сигналов от обоих генераторов получают ЧМ сигнал разностной частоты. Это выходной сигнал генератора качающейся частоты, который через делитель напряжения подводится к исследуемой схеме, например усилителю или фильтру.

Амплитуда напряжения на выходе схемы изменяется в зависимости от его амплитудной характеристики. Напряжение с выхода исследуемой схемы после детектирования подается на вход Y осциллографа. Поскольку изменение частоты выходного сигнала генератора качающейся частоты синхронизировано с временной разверткой осциллографа, на экране получают изображение амплитудной характеристики исследуемой схемы. Область наблюдаемой на экране осциллографа характеристики схемы зависит от девиации частоты 2F и может регулироваться в широком интервале. Для увеличения точности отсчета частоты на изображение, полученное на экране, обычно наносятся метки, соответствующие определенным частотам (например, через 10 или 1 МГц). Для этого генератор качающейся частоты снабжают генератором меток.

Частота генератора развертки, определяющего скорость изменения ЧМ сигнала, устанавливается около нескольких десятков герц. При больших частотах могут появиться искажения наблюдаемой характеристики из-за инерционности LC-контуров.

Генераторы качающейся частоты применяют главным образом для настройки резонансных усилителей и фильтров, особенно с большой шириной полосы. Известны генераторы качающейся частоты, применяемые в телевизионной технике, которые перекрывают полосу частот от 0 до 1000 МГц.

На каком принципе работает генератор прямоугольных колебаний?

Существуют два способа получения прямоугольных колебаний. Первый основан на формировании прямоугольного колебания из синусоидального. Синусоидальное колебание от встроенного или внешнего генератора подвергается последовательно усилению и ограничению для получения соответствующей формы.

Другой способ получения прямоугольного колебания основывается на непосредственной генерации колебания с формой, близкой к прямоугольной, в схеме мультивибратора. Получаемое после ограничения и усиления напряжение и представляет собой выходное колебание генератора.

Генераторы прямоугольных колебаний используются прежде всего для возбуждения импульсных схем и испытаний усилителей в динамическом режиме. Частотный диапазон генераторов прямоугольных колебаний простирается от 10–20 Гц до нескольких сотен килогерц. Крутизна фронта прямоугольного колебания составляет обычно 0,1–1 мкс.

Что характерно для генераторов импульсов?

Генераторы импульсов являются источниками прямоугольных или пилообразных импульсов, длительность которых значительно меньше периода повторения импульсов. Частота повторения импульсов лежит обычно в пределах диапазона звуковых частот. Крутизна фронтов импульсов, как правило, регулируемой длительности, составляет 50 не — 1 мкс.

Генераторы импульсов обеспечивают напряжения положительной и отрицательной полярностей, а также регулировку амплитуды в пределах от 1 мВ до 100 В с помощью делителя напряжения.

Как можно измерять частоту?

Измерения частоты могут выполняться различными методами. Выбор метода измерений зависит от диапазона измеряемых частот, а также от требуемой точности измерений. К наиболее известным методам измерений относятся резонансный метод, метод сравнения частоты с частотой другого генератора, а также методы, основанные на счете импульсов.

Для калибровки и проверки частотомеров используются источники высокостабильных эталонных частот, так называемые эталоны (стандарты) частоты, выполняемые в большинстве случаев на основе кварцевых генераторов.

Как работает абсорбционный частотомер?

Абсорбционный частотомер является самым простым прибором для измерения частоты. Принцип действия этого прибора иллюстрирует рис. 13.4.

Рис. 13.4. Принцип действия сорбционного частотомера

Приближение катушки частотомера к цепи, излучающей энергию в виде электромагнитной волны, вызывает возбуждение в резонансном контуре электродвижущей силы, которая достигает максимального значения при настройке этого контура в резонанс на измеряемой частоте. Перестройка контура осуществляется дискретно сменой или переключением катушек или плавно с помощью переменного конденсатора. Индикатором, обнаруживающим резонанс, является чаще всего магнитоэлектрический прибор с чувствительностью, соответствующей чувствительности полупроводникового диода. При максимальном отклонении стрелки прибора отсчет частоты осуществляется по шкале, расположенной на оси переменного конденсатора.

Прибор позволяет проводить измерения в широком диапазоне частот (5·10⁴—1·10⁸ Гц). Однако точность измерений невысока и составляет обычно 0,25—2 %.

Что такое гетеродинный частотомер?

В гетеродинном частотомере измеряемая частота f_x определяется путем сравнения с эталонной частотой f₀. Измерения осуществляют методом получения нулевых биений. На вход смесителя подаются одновременно два высокочастотных сигнала f₀ и f_x (рис. 13.5).

Если частоты f₀ и f_x близки по значению, то разностная частота на выходе смесителя может лежать в диапазоне звуковых частот, и ее будет слышно в наушниках. Измерение сводится к установлению равенства частот f₀ = f_x при нулевых биениях f₀ — f_x = 0, характеризующихся пропаданием звука в наушниках.

В гетеродинный частотомер обычно встраивают кварцевый калибратор, который позволяет контролировать шкалу генератора и значительно увеличивать точность измерения, лежащую в пределах 10^{– 4}—10^{– 5}