Сигнални генератори: схема, принцип на работа, устройство и прегледи

При проектирането на електронни устройства се използват генератори на сигнали. Те се използват за тестване на радиопредаватели, приемници, аудио усилватели. Генераторът ви позволява да създадете сигнал с необходимата амплитуда, честота и период. Това симулира сигналите, които ще бъдат изпратени на устройството по време на работа. Устройството е незаменим, тъй като ви позволява да тествате работата на всяко устройство във всички режими.

Как изглеждат генераторите?

Стандартните генератори за синусоида са представени под формата на малка кутия, а на предния панел има екран. Използва се за управление на вибрациите и регулирането. В горната част на екрана има текстово поле - това е един вид меню, в което има различни функции. Контролите могат да се извършват с бутони и променливи резистори. На екрана се показва цялата информация, необходима при работа.

Амплитудата и отместването на сигнала се регулират с помощта на бутоните. Най-новите модели устройства са оборудвани с изходи, чрез които можете да записвате всички резултати на флаш устройство. За промяна на честотата на семплиране в генераторите на синусоидален сигнал се използват специални регулатори. Благодарение на тях потребителят може да синхронизира много бързо. Обикновено в долната част, под екрана, е бутонът за захранване, а до него са изходите на генератора.

Домашни устройства

Можете да направите генератор на сигнали със собствените си ръце от импровизирани средства. Основната част от всеки генератор е селектор (изборът на английски е избор). Във всеки дизайн е проектиран за множество канали. В стандартните дизайни се използват не повече от два чипа. Това за прилагането на най-простите устройства е достатъчно. Идеален за производство на чип генератори от серията KH148. Що се отнася до конверторите, те се използват само аналогови.

В някои случаи е разрешено използването на персонален компютър като генератор на сигнали. Можете да направите малък адаптер със собствените си ръце - той се инсталира на изхода на звуковата карта. Сигналът се премахва от изхода и се използва за тестване на оборудването. На компютъра е инсталирана програма, която ще контролира звуковата карта. Недостатъкът на този дизайн е твърде тесен диапазон от честоти, така че не може да се използва при тестване на някои устройства.

Генератори на синусоида

Синусът е най-често използваният генератор на сигнали. Това е необходимо за тестване на по-голямата част от оборудването. Дизайнът използва най-простите чипове. Те произвеждат сигнал, който се преобразува операционен усилвател. За да регулирате сигналите, е необходимо да включите в веригата променливи или фиксирани резистори. Зависи от вида на използваното съпротивление, постепенно или плавно ще се извърши настройка.

Генераторите на синусоидални сигнали се използват широко за настройка не само на радиооборудването, но и на високочестотното оборудване - инвертори, захранващи устройства, честотни преобразуватели за асинхронни двигатели и т.н. Освен това, честотата се увеличава десетократно - до 100 MHz. Това е необходимо за нормалната работа на импулсния трансформатор.

Нискочестотни генератори

Такива конструкции се използват за настройка и тестване на аудио оборудване. Ако обърнете внимание на схемата на най-простия нискочестотен генератор на сигнали, можете да видите, че в него са монтирани променливи резистори - те се използват за регулиране на формата и размера на сигнала. За да направите промяна в амплитудата на импулса, можете да използвате модулатор KK202. Сигналът в този случай трябва да се генерира чрез кондензатори.

Нискочестотен генератор на сигнали се използва за настройка на аудио оборудване като плейъри, аудио усилватели и т.н. Можете да използвате персонален компютър като такъв генератор (дори и стар лаптоп). Това е бюджетен вариант, който не изисква големи разходи, ако е налице стар компютър. Достатъчно е да инсталирате най-новата версия на драйверите, програмата за работа със звукова карта и да направите адаптер за свързване към оборудването.

Как работят звукови генератори

Но ако говорим за стандартни дизайни, направени върху чиповете, тогава напрежението се прилага към селектора. Сигналът се генерира от една или няколко микросхеми.

Обикновено веригата се състои от един чип, който задава честотата:

1. Свързва се с един вход кварцов резонатор настроени на определена честота.
2. Променлив резистор е свързан с другия вход на микросхемата (номиналната стойност е избрана емпирично). С него можете да регулирате колебанията.
3. Чипът ви позволява да увеличите или намалите честотата, произведена от кварца, до всяка стойност.
4. Микросхемата светва (ако е необходимо), така че честотата да се променя при завъртане на копчето.

Максималната честота, която устройството може да генерира, зависи от използвания чип и кварца. Стойността на 3 GHz е най-висока за повечето проекти. За намаляване на грешките са зададени ограничители.

Смесени генератори на сигнали

Стандартният дизайн има многоканален селектор. На предния панел на генератора, генериращ сигнал с минимална честота от 70 Hz, има поне пет изхода. Оценките, използвани при проектирането на съпротивление - 4 ома, кондензатори - 20 pF. Генераторът се включва в продължение на 2,5 секунди.

Обратната честота на устройството може да се регулира в по-широк диапазон - до 2000 kHz. В този случай честотата се контролира от модулиращото устройство. Грешката на инструмента (абсолютна) е не повече от 2 dB. За стандартни сигнални генератори се използват конвертори от серия PP201.

Генератор на произволни импулси

Тези устройства имат една характеристика - те имат много малка грешка. Конструкцията също така осигурява фина настройка на изходния сигнал - за това се използва шест канален селектор. Минималната честота на генератора е 70 Hz. Такива генератори възприемат положителни импулси. Схемата се прилага кондензатори, капацитет не по-малко от 20 pF. Изходното съпротивление на устройството е не повече от 5 ома.

Всички произволни генератори на сигнали се различават по синхронизиращите параметри. Това се случва поради инсталирания тип конектор. Поради тази причина увеличението на сигнала може да настъпи за време от 15-40 ns. В зависимост от модела на генератора в него може да има два вида режими - логаритмични и линейни. С помощта на подходящи превключватели, те могат да бъдат променяни, което ще доведе до корекция на амплитудата. Общата грешка на честотата е не повече от 3%.

Сложни генератори на сигнали

DDS-сигнал генератор може да се нарече дизайн, който ви позволява да получавате импулси от сложна форма. В такива конструкции се използват само многоканални типове селектори. Произведеният сигнал е задължително усилен и регулаторите се използват за промяна на режима на работа.

Общото време на нарастване на сигнала е не повече от 40 ns. За да се намали времето използва кондензатори с капацитет не повече от 15 pF. Изходният импеданс на устройството е около 50 ома (стандартна стойност). При работа на 40 kHz изкривяването не надвишава 1%. Такива конструкции на генератори са широко използвани за тестване на радиостанциите.

Вградени редактори

Всички генератори на сигнали с ниска и висока честота са много лесни за настройка. Те имат няколко четирипозиционни копчета, които ви позволяват да регулирате стойността на максималната честота. Времето за преход към стабилно състояние в повечето модели е не повече от 3 ms. Такова кратко време може да се постигне чрез използването на микроконтролери.

Микроконтролерите са монтирани на основната платка, в някои проекти те са подвижни - само в едно движение можете да инсталирате нов елемент. В дизайна с вграден редактор няма инсталирани ограничители. След това селекторите за схемата са конвертори. Понякога в схемите могат да бъдат намерени синтезатори. Максималната честота на генерирания сигнал може да бъде 2000 kHz, а общата грешка е не повече от 2%.

Цифрови генератори на сигнали

Погледнахте как звуковият генератор работи за тестване на бас усилвателите. Но днес широката популярност на дигиталните технологии - различни контролери, измервателни уреди, които се нуждаят от по-фина настройка. Конектори, използвани в такива генератори - КР300. Дизайнът резистори имат съпротивление не по-малко от 4 ома. Поради това е възможно да се поддържа голямо вътрешно съпротивление на цялата конструкция.

При генераторите на цифрови сигнали се използват три- и четириканални селектори, изградени върху чип KA345. В проектите се осъществява импулсна модулация, тъй като коефициентът на предаване е много висок. Широколентовият шум е изключително нисък - не повече от 10 dB. Тези проекти ви позволяват да генерирате правоъгълни сигнали. Те са необходими за фина настройка на работата на цифровите схеми.

Дизайн с висока честота

Вътрешното съпротивление на генератора на високочестотни сигнали е около 50 ома. В този случай устройството може да доставя повече енергия. При високочестотни конструкции, честотната лента е около 2 GHz. Веригата използва постоянни кондензатори с капацитет над 7 pF. Това ви позволява да поддържате максималния ток във веригата до 3 А. Изкривяването е на ниво от 1%.

При високочестотните генератори се използват само операционни усилватели. Ограничителите на сигнала са монтирани в началото и в края на веригата. За работа се използват микроконтролери от серията PPK211 и шест канален селектор. С помощта на копчетата можете да настроите изходната честота - минималната стойност от 90 Hz.

Логически сигнали

Конструкцията използва фиксирани резистори, номиналната стойност на които не надвишава 4 ома. Поради това се поддържа много високо вътрешно съпротивление. За намаляване на скоростта на предаване на сигнала се използва операционен усилвател. На предния панел в стандартни конструкции има три изхода, които са свързани към ограничителя на честотната лента от джъмперите.

Схемата на генератора на сигнали използва превключватели. Най-често използваният тип е завъртане, което ви позволява да изберете един от двата режима. Тези типове осцилатори могат да се използват за фазова модулация. Максималното ниво на шума в повечето конструкции не надвишава 5 dB. Отклонение (грижа) на честотата не повече от 16 kHz. Сред недостатъците на структурите от този тип можем да различим голямото време на повишаване на сигнала, тъй като пропускателната способност на микроконтролера е много ниска.

Отзиви на генератора

Преглед на прости дизайни, които се продават в магазини, разнообразие. Някои купувачи отбелязват, че стъпките са твърде забележими в генераторите (въпреки че кривата трябва да е гладка). Поради това не е възможно правилно конфигуриране на аудио оборудване. Други клиенти отбелязват, че генераторите не работят в един или повече обхвати. Ако имате нужда от качество и надеждност, тогава вземете многофункционален генератор. Това ще ви позволи да конфигурирате всяко оборудване - от аудио усилватели до радиопредаватели на мобилни телефони. Евтини дизайнери, които са достатъчни в магазините, позволяват само груба настройка на оборудването. Такъв генератор на сигнали поддържа честотата добре, но формата на кривата оставя много да се желае.