Краткие теоретические сведения. Генераторы импульсов являются источниками одиночных или периодических

Генераторы импульсов являются источниками одиночных или периодических видеоимпульсных сигналов, параметры которых известны с заданной точностью. Основная форма сигнала – прямоугольная.

В зависимости от выходной последовательности основных импульсов генераторы импульсных сигналов делятся на генераторы:

– одинарных импульсов;

– парных импульсов;

– кодовых пакетов;

– кодовых комбинаций;

– псевдослучайных последовательностей импульсов с программным и ручным управлением параметрами.

По числу каналов генераторы подразделяются на одноканальные и многоканальные.

Основными параметрами прямоугольных импульсов являются

а) параметры импульсов и их последовательностей:

– длительность импульса;

– амплитуда импульса;

– частота (или период) повторения импульсов (у генераторов одинарных импульсов) или пар импульсов (у генераторов парных импульсов);

– временной сдвиг основного импульса относительно синхроимпульса;

– временной сдвиг второго импульса пары относительно синхроимпульса (режим формирования парных импульсов);

б) параметры искажений основных импульсов:

– длительность фронта и среза импульса;

– выброс на вершине и в паузе;

– неравномерность вершины импульса.

В зависимости от того, для какого основного параметра нормируется погрешность, генераторы импульсов делятся на группы назначения. Устанавливаются следующие группы назначения:

· U – с нормированной погрешностью амплитуды;

· t – с нормированной погрешностью длительности импульса;

· F – с нормированной погрешностью частоты иди периода повторения импульсов или пар импульсов;

· D – с нормированной погрешностью временного сдвига импульсов;

· O – с нормированной погрешностью всех параметров, перечисленных выше.

Структурная схема одноканального генератора импульсов приведена на рис. 13.1. Выходная последовательность импульсов с заданными параметрами формируется на выходе ОИ. Ее будем называть последовательностью основных импульсов. Кроме этой последовательности, на выходе СИ формируется другая последовательность импульсов – синхроимпульсов.

Возможны три режима запуска генератора импульсов: внутренний, внешний, разовый. Использование первых двух режимов обеспечивают формирование на выходе генератора периодических импульсных последовательностей, третьего – формирование только одного (пары) импульса.

Рисунок 13.1 Структурная схема одноканального генератора импульсов

При внутреннем запуске верхний ключ на входе блока синхронизации, обозначенный квадратом с точкой, замкнут, остальные разомкнуты. К блоку синхронизации будет подключен задающий (внутренний) генератор.

Режим внешней синхронизации устанавливается при нажатии соответствующего ключа с обозначением импульса положительной полярности, отрицательной полярности или синусоиды. В этом случае задающий генератор отключается, а на вход СИ блока синхронизации должен быть подан сигнал от внешнего генератора, например, аналогичного генератора импульсов.

Форма сигнала, поступающего от внутреннего или внешнего генератора, может быть синусоидальной (рис. 13.2, а) или импульсной (рис. 13.2, б).Частота колебаний этого сигнала определяет частоту (период Т) повторения основных импульсов и импульсов синхронизации.

Блок синхронизациипреобразует сигналы, поступающие на его вход, в последовательность коротких импульсов (рис. 13.2, в, е), частота следования которых равна частоте входного сигнала.

При этом из напряжения от внешнего генератора короткие импульсы формируются:

– по фронту импульса положительной полярности,

– по фронту импульса отрицательной полярности,

– по перепаду напряжения синусоидальной формы.

Формирование только одного периода выходного сигнала осуществляется путем кратковременного нажатия кнопки ручного запуска на входе блока синхронизации, обозначенной в виде руки.

Импульсы с выхода блока синхронизации используются для формирования основных импульсов, а также поступают на выход синхроимпульсов СИ для синхронизации внешних устройств, например, генераторов, осциллографов.

Рисунок 13.2 Временные диаграммы работы генератора импульсов

Рассмотрим режим формирования последовательности одиночных импульсов. Этот режим устанавливается переводом ключа на выходе блока синхронизации в верхнее положение, обозначенное одиночным импульсом. Импульс с выхода блока синхронизации (рис. 13.2, в) поступает на устройство временного сдвига, которое задерживает появление этого импульса на своем выходе (рис. 13.2, г, ж) на время . Момент появления импульса на выходе устройства временного сдвига (или, что то же самое, на входе формирователя длительности импульса) определяет момент появления основного импульса на выходе генератора (рис. 13.2, д).

В режиме формирования парных импульсов (ключ на выходе блока синхронизации установлен в нижнем положении с обозначением пары импульсов) импульс с выхода блока синхронизации поступает на устройство временного сдвига и на формирователь длительности основного импульса. Таким образом, на формирователь длительности импульса поступит два запускающих импульса. По первому импульсу (рис. 13.2, е) будет сформирован первый основной импульс пары (рис. 13.2, и), по второму (рис. 13.2, ж), задержанному относительно первого – второй основной импульс пары.

Таким образом, устройство временного сдвига в режиме формирования последовательности одиночных импульсов обеспечивает появление основного импульса на выходе ОИ относительно синхроимпульса на выходе СИ, в режиме формирования последовательности парных импульсов – задержку второго основного импульса пары относительно синхроимпульса.

Надо помнить, что значение временного сдвига не должно превышать при формировании последовательности одиночных импульсов периода основных импульсов. При формировании последовательности парных импульсов величина должна принимать значения в пределах .

Устройство формирования длительности основного импульса обеспечивает формирование основных импульсов необходимой регулируемой длительности. Иногда регулируются также длительность фронта и среза.

Выходной формирователь обеспечивает требуемую (регулируемую) амплитуду основных импульсов на выходе, изменение их полярности и согласование устройства формирования длительности основного импульса и нагрузки.

Контроль установленного значения амплитуды основных импульсов на выходе осуществляется с помощью устройства измерения амплитуды,которое обычно представляет собой амплитудный вольтметр.

С помощью аттенюатора в схеме выходного формирователяосуществляется уменьшение установленной амплитуды импульсов в необходимое число раз. Обычно аттенюатор позволяет ослабить сигнал до 40–50 дБ, а в некоторых генераторах – до 100 дБ.

Одним из важных параметров генераторов импульсов является выходное сопротивление, которое может составлять 50, 75, 500 и 1000 Ом, что должно учитываться при подборе их нагрузки во избежание искажения формы импульсов.

Двухканальный генератор имеет общие для каждого канала задающий генератор и блок синхронизации и раздельные устройства формирования временного сдвига, формирователи длительности импульса и его амплитуды.

Кроме того, двухканальный генератор импульсов можно создать с использованием двух рассмотренных выше одноканальных генераторов. Для этого первый генератор работает в режиме внутреннего запуска. Синхроимпульс первого генератора подается на вход СИ второго генератора, включенного в режим внешнего запуска. Таким образом, оба генератора будут работать от одного задающего генератора, т. е. синхронно. Схемы регулируемых задержек, имеющихся в обоих каналах, позволяют регулировать временной сдвиг между выходными импульсами первого и второго каналов.

Диапазон основных технических характеристик импульсных генераторов: длительность импульсов – от долей наносекунд до единиц секунд, частота повторения – от сотых долей герца до сотен мегагерц, амплитуда импульса – от долей вольта до десятков вольт, погрешность установки параметров импульсных сигналов в большинстве моделей 10 %, у некоторых прецизионных генераторов 10^–2–10^–4 % по временным параметрам.

Конструкция генератора Г5-56

Конструктивно генератор выполнен в корпусе "Надел-75". На передней панели генератора расположены следующие органы управления (рис. 2.4):

· тумблер СЕТЬ – длявключения напряжения питания;

· группа органов управления, объединенных названием ЗАПУСК, куда входят:

а) гнездо «» – для подачи сигналов внешнего запуска;

б) гнездо «» – с которого снимается синхроимпульс;

в) переключатель на 6 положений, обеспечивающий следующие режимы по запуску:

«~» – режим внешнего запуска генератора синусоидальным напряжением;

«» – режим внешнего запуска генератора импульсами положительной полярности;

«» – режим внешнего запуска генератора импульсами отрицательной полярности;

«» – режим внутреннего запуска генератора;

Рисунок 13.3 Лицевая панель двухканального генератора Г5-56

«» – режим разового пуска;

кнопка «» – разовый механический пуск. При нажатии кнопки на выходе генератора формируется один или пара импульсов с заданной длительностью и амплитудой;

· группа органов управления, объединенных под названием ПЕРИОД . В группу входят:

а) переключатель на 10 положений от 1 до 10 через 1;

б) переключатель на 10 положений от 0 до 0,9 через 0,1;

в) ручка «» для плавной регулировки периода;

г) переключатель с гравировкой «10^–1», «1», «10²», «10³», «10⁴», «10⁵»;

· группа органов управления, объединенных названием ВРЕМЕННОЙ СДВИГ (I и II каналов) и длительность (I и II каналов), куда входят:

а) аналогичные периоду переключатели для дискретной установки параметров;

б) ручки с гравировкой «» – для плавной регулировки параметров;

в) тумблеры «» – «», позволяющие выбирать режим формирования парных или одиночных импульсов.

Отсчет величины установленного периода, временного сдвига или длительности производится следующим образом: к показаниям переключателя от 1 до 10 следует прибавить показания переключателя от 0 до 0,9 и полученное значение умножить на показание переключателя 10^–1–10⁵.

Полученное значение будет иметь размерность « ». Ручка «» при этом должна быть повернута против часовой стрелки до характерного щелчка;

· группа органов управления, объединенных названием амплитуда (I и II каналов), куда входят:

а) переключатели полярности и вида основных импульсов на 4 положения:

«» – положительный опрокинутый импульс;

«» – отрицательный нормальный импульс;

«» – положительный нормальный импульс;

«» – отрицательный опрокинутый импульс.

Черта под импульсом или над импульсом – это ось времени;

б) переключатели установки амплитуды импульса с градуировкой от 1 до 10 В через 1В и от 0 до 0,9 В через 0,1В;

в) ручка «» для плавного изменения амплитуды в пределах 0,1 В
в сторону увеличения.

Отсчет установленной величины амплитуды импульса производится путем суммирования показаний переключателей от 1 до 10 В и от 0 до 0,9 В. Ручка «» при этом должна быть повернута против часовой стрелки до характерного щелчка.

Дата добавления: 2015-09-03