Файл: Атамалян Э.Г. Методы и средства измерения электрических величин учеб. пособие.pdf

Напряжение обратной связи, снимаемое с сопротивления Z2,

Схема генерирует на частоте f, когда отсутствует сдвиг фаз между d/BbIXи ^ р , т. е. выполняется условие баланса фаз. Приравняв мнимую часть знаменателя нулю: соCR — \/(w C R )= 0, находят частоту генерируемых колебаний синусоидальной формы:

Делитель из /?С-элементов называют фазирующей цепью, так как

резисторах. После подстановки уравнения (3-12) в уравнение (3-11)

ПОЛУЧИМ /70бр=(^вх)/3. (3-13)

Для выполнения баланса амплитуд, т. е. для осуществления ра­ венства амплитуд напряжения, возбуждаемого на входе усилителя обратной связью /7обр с ранее действующим напряжением UBX, необ­ ходимо, чтобы усилитель имел коэффициент усиления /е = 3.

Генератор с малым коэффициентом усиления k работает нестабильно. Чтобы сохранить стабильность на всем рабочем диапазоне генерирова­ ния, применяют усилители с большим коэффициентом усиления и от­ рицательной обратной связью, которая регулируется автоматически и позволяет уменьшить коэффициент усиления до необходимой вели­ чины (до 3) и обеспечить работу усилителя в пределах линейного ре­ жима.

По схеме генератора /?С-типа Выполняют источники синусоидаль­ ного напряжения низкой частоты ГЗ-ЗЗ, ГЗ-34 и ГЗ-36.

Измерительные генераторы, построенные на принципе биения. Данные генераторы содержат в себе высокочастотные, близкие по частоте маломощные генераторы LC-типа (рис. 3-4).

Генератор ГФЧ генерирует колебания фиксированной частоты /у. Генератор ГРЧ плавно регулирует частоту в пределах от /у до /у — / = = /2, где I — предельное значение низкой частоты (не более 0,15 /у).

54

В результате взаимодействия колебаний с частотами f1 и /2 на вы­ ходе смесителя С получается серия комбинационных частот, которая поступает на фильтр низких-частот ФНЧ. ФНЧ задерживает высшие частоты и выделяет разностную частоту, т. е. частоту биений / =

=/у — /2. Частота биений изменяется во всем диапазоне низких частот

впределах Он-/, если, например, изменять частоту /2. Отфильтрован­ ное напряжение звуковой частоты поступает на усилитель низких частот УНЧ, на выходе которого включены индикатор выходного на­ пряжения ИВН и аттенюатор А для регулировки выходного напряже­ ния.

Недостатком генератора на биениях является сложность схемы. Но, несмотря на это, их широко применяют в измерительной технике, поскольку выходное напря­ жение не зависит от часто­ ты и весь диапазон выход­ ных частот плавно меняется

сизменением емкости пе­

ременного конденсатора в колебательном контуре ге­ нератора высокой частоты ГРЧ. По схеме генератора LC-тнпа выполнен прибор ГЗ-18.

Измерительные импульс­ ные генераторы. Импульс­ ные генераторы вырабаты­ вают импульсы различной формы (прямоугольной,

треугольной, трапецеидальной, пилообразной и др.), полярности, амплитуды, длительности, частоты следования.

Генераторы могут выдавать импульсы с регулируемыми парамет­ рами по одному каналу либо два или более импульсов с несвязанными выходами и независимой регулировкой параметров, опорный импульс и импульс, задержанный на определенное время по отношению к опор­ ному. Наиболее широко используют генераторы прямоугольных им­ пульсов, вырабатывающие импульсы обеих полярностей с фиксиро­ ванной и ступенчатой регулировкой длительности; плавной регулиров­ кой амплитуды и частоты следования. Выпускаемые ^отечественной промышленностью генераторы генерируют импульсы с амплитудой от нескольких милливольт до 150—200 В; длительностью от нескольких наносекунд до единиц секунд и частотой следования от нескольких герц до мегагерц.

Упрощенная схема импульсного генератора представлена на рис. 3-5. Задающий генератор ЗГ, выполненный по схеме самовозбуждающегося блокинг-генератора либо генератора синусоидальных колеба­ ний, вырабатывает импульсы с плавно регулируемой частотой для запуска последующих узлов генератора. Одновременно ЗГ, являясь генератором импульсов синхронизации ГИС, выдает синхронизирую­ щие импульсы обеих полярностей тех же частот повторения для осу-

55

новка)

литу­ ды, %

1

ществления запуска других устройств (выход синхронизации). Блок внешнего запуска БВЗ позволяет произвести запуск генератора от внешних устройств (вход синхронизации), при этом частота следования выходных импульсов генератора определяется частотой запускающих импульсов. Схема задержки СЗ создает временной сдвиг генерируемых импульсов относительно выходных импульсов задающего генератора.

Вых. синхро-

Рис. 3-5. Структурная схема импульсного генератора

Эти импульсы запускают блок формирования БФ, в котором вырабаты­ ваются прямоугольные импульсы с фронтами необходимой крутизны и амплитуды. В выходных блоках (усилители мощности) ВБ осуще­ ствляется регулировка амплитуды импульсов, изменение полярности и согласование БФ с нагрузкой. Выходные делители БД ослабляют сигнал.

Измерение амплитуды импульсов выполняется импульсным вольт- t метром ИВ.

Блок питания БП осуществляет питание всех блоков генератора. Технические данные некоторых измерительных генераторов при­

ведены в табл. 3-1 и 3-2.

§ 3-2. Электронные осциллографы

Принцип действия осциллографа. Электронный осциллограф — при­ бор, позволяющий визуально наблюдать, исследовать и фотографи­ ровать электрические процессы.

Электроннолучевая трубка ЭЛТ с электростатическим управле­ нием луйа и люминесцирующим экраном является основным элемен­ том электронного осциллографа и служит для преобразования иссле­ дуемого сигнала в видимое изображение. Электронный луч может отклоняться в двух взаимно перпендикулярных направлениях. На­ пряжение, приложенное к вертикально отклоняющим пластинам, от­ клоняет луч по вертикали, а напряжение, поданное на горизонтальные пластины, отклоняет его в горизонтальном направлении. Для воссоз­ дания на экране осциллографа картины изменения сигнала во вре­ мени напряжение этого сигнала подают на вертикально отклоняющие пластины и одновременно электронный луч отклоняют с постоянной скоростью в горизонтальном направлении при помощи линейно из­

58

меняющегося напряжения, приложенного к горизонтально отклоняю­ щим пластинам. Напряжение, отклоняющее луч в горизонтальном на­ правлении, называют развертывающим. По окончании цикла развертки напряжение горизонтального отклонения принимает первоначальное значение, при этом луч возвращается в исходное положение и цикл начинается снова.

Чувствительность ЭЛТ мала и поэтому, чтобы отклонить луч, на весь экран требуется довольно большое напряжение, величина ко­ торого колеблется (3 ■*- 200 В) в зависимости от назначения и кон­ струкции ЭЛТ.

Напряжения исследуемого сигнала и развертки могут быть значи­ тельно меньшими, поэтому в каналах вертикального и горизонтального

Рис. 3-6. Структурная схема электронного осциллографа

отклонений осциллографа предусмотрены электронные усилители (рис. 3-6). От параметров усилителя вертикального отклонения, на вход которого подается исследуемый сигнал (У-вход), зависит область применения осциллографов, поэтому усилители различных групп осциллографов могут отличаться друг от друга.

Усилитель вертикального отклонения УВО, на вход которого по­ дается исследуемый сигнал, должен обладать большим входным со­ противлением и малой входной емкостью, что обусловливает мини­ мальное влияние подключения осциллографа на электрический ре­ жим исследуемой цепи; широким диапазоном частот усиливаемого сигнала; высоким и. регулируемым коэффициентом усиления. Усили­ тели в зависимости от полосы пропускаемых частот выполняют много­ каскадными по различным схемам; чем шире полоса пропускания уси­ лителя, тем искажения исследуемого сигнала меньше. Полосой пропус­ кания называется диапазон частот, в пределах которого выходное на­ пряжение усилителя падает на 30% от максимального значения при постоянном значении входного напряжения, т. е. коэффициент усиле­

ния по напряжению уменьшается не более чем в ]/ 2 раз (на 3 дБ). Входной каскад ВхК УВО выполняют по схеме катодного повтори­

59