Измерительное и испытательное оборудование для лабораторий, производства, телекоммуникаций

Генератор сигналов

Aeroflex IFR3410-241x241.jpgГенератор сигналов (ГС) представляет собой устройство, которое позволяет получать определенной природы сигнал (электрический, акустический и др.) с заданными характеристиками (например, по форме, энергетическим либо статическим характеристикам и др.).

Функционирует генератор сигналов в полном соответствии с названием: он генерирует сигналы, которые используются как воздействующие при измерениях параметров электронных устройств. Для большинства схем необходимо, чтобы амплитуда входного сигнала изменялась во времени. Данный сигнал может представлять собой как истинный биполярный сигнал переменного тока (его пиковые значения по отношению к нулевому уровню попеременно то поднимаются выше, то опускаются ниже), так и колебаться относительно некоторого уровня постоянного напряжения (либо положительного, либо отрицательного).

Форма выходного сигнала

signal.jpg

По форме выходного сигнала различают:

  • генераторы синусоидальных, гармонических колебаний (сигналов);

  • генераторы прямоугольных импульсов;

  • функциональные генераторы (прямоугольных, треугольных и синусоидальных импульсов);

  • генераторы линейно-изменяющегося напряжения;

  • генераторы шума.

Генератор сигналов может создавать как «идеальные» сигналы (на рисунке слева сверху), так и добавлять к нему (на рисунке слева снизу) нужной величины и типа искажения (ошибки). Именно эта возможность представляет собой главное достоинство ГС, ведь в нужное время и в нужном месте с помощью непосредственно исследуемой схемы создать предсказуемые искажения невозможно. По реакции исследуемого устройства на данные искажения судят о его способности функционировать в неблагоприятных условиях, которые выходят за пределы нормального режима.

Типы ГС

Различают аналоговые и цифровые генераторы сигналов.

В настоящее время для большинства приборов характерна опора на цифровые технологии. Многие генераторы сигналов удовлетворяют одновременно как цифровым, так и аналоговым требованиям. Наибольшей эффективностью обладают ГС, возможности которых оптимизированы для решаемой в данный момент задачи – аналоговой или цифровой.

Для создания аналоговых и смешанных сигналов в первую очередь предназначены ГС сигналов произвольной формы и стандартных функций. В данных приборах для создания и изменения сигналов почти любой формы используется метод дискретизации.

Что касается генераторов цифровых сигналов, то различают 2 класса приборов:

  • импульсные генераторы;

  • генераторы цифровых последовательностей.

Импульсными генераторами создается поток прямоугольных сигналов или импульсов на небольшом числе выходов, как правило, с очень высокой частотой. С помощью данных устройств обычно испытывается высокоскоростное цифровое оборудование.

Генераторами цифровых последовательностей, которые называются также генераторами данных, обычно создается 8, 16 и более синхронных потоков импульсов в качестве воздействующих сигналов для подачи на шины компьютеров, цифровые телекоммуникационные устройства и др.

Применение ГС

В целом генераторы сигналов имеют сотни различных применений. Что касается электронных измерений, то среди них можно выделить 3 главных направления:

  • проверка;

  • измерение характеристик;

  • тестирование в предельных режимах.

Краткая историческая справка

Induction_coil_cutaway.jpg1887 год. Немецким физиком Генрихом Герцем на основе катушки Румкорфа (устройство для получения импульсов высокого напряжения, см. рисунок справа) был изобретен и построен генератор электромагнитных волн.

1913 год. Немецким физиком Александром Мейснером был изобретен генератор Мейснера*.

1914 год. Американским радиоинженером и изобретателем Эдвином Армстронгом был запатентован электронный генератор*.

* И в первом, и во втором генераторе применяется трансформаторная обратная связь, однако колебательный контур в генераторе Мейснера стоит на выходе усилительного каскада, а в генераторе Армстронга – и на входе, и на выходе.

1915 год. Американским инженером Ральфом Хартли была разработана ламповая схема, известная под названием «генератор Хартли», а также называемая индуктивной трехточечной системой («индуктивной трехточкой»). Ее отличием от вышеназванной схемы Мейснера было использование автотрансформаторного включения контура. Такой генератор обычно имеет частоту, превышающую резонансную частоту контура.

1919 год. Американским изобретателем Эдвином Колпитцем был изобретен генератор Колпитца на электронной лампе с подключением к колебательному контуру через емкостной делитель напряжения, который часто называется «емкостной трехточкой».

1932 год. Американцем Гарри Найквистом была разработана теория устойчивости усилителей, применимая в том числе и для описания устойчивости генераторов.

Впоследствии было изобретено большое число других электронных генераторов.


Автор: , «ПРОФКОН»