Генератор Ч М-к олебаний

Основным узлом измерителя АЧХ является ЧМ-генератор (генератор качающейся частоты). Простейшая схема ЧМ-генератора представляет собой автогенератор, частота колебаний которого периодически меняется по определенному закону. На рис. 10.2 изображена схема LC-контура, перестраиваемого варикапами. Так как частота контура нелинейно связана с величиной емкости, а емкость варикапа, в свою очередь, нелинейно изменяется в зависимости от величины напряжения смещения, то модуляционная характеристика тоже будет нелинейна. Однако при узкой полосе изменения частоты можно выбрать достаточно линейный участок характеристики.

Рис. 10.2 Рис. 10.3

О линейности частотного масштаба измерителя АЧХ практически можно судить по расположению калибрационных частотных меток на экране ЭЛТ. Так как изменение частоты ЧМ-генератора и развертка на экране ЭЛТ осуществляются одним и тем же напряжением, то форма этого модулирующего напряжения принципиального значения не имеет. Необходимо лишь сохранить линейную зависимость между этим напряжением и частотой напряжения генератора ЧМ-крлебаний. Нелинейность модуляционной характеристики приводит к искажениям формы АЧХ на экране ЭЛТ.

Перекрытие широкого диапазона частот без разбивки его на поддиапазоны при широкой полосе изменения частоты обеспечивается построением генератора по принципу смесителя частоты (рис. 10.3). На смеситель U1 поступает напряжение от ЧМ-генератора и напряжение немодулированного генератора G1. Напряжение на выходе смесителя имеет сложный спектр, причем среди комбинационных частот наиболее низкой является разностная частота этих генераторов. Если частота немодулированного генератора G1, f₁ и средняя частота f ₂ ЧМ-генератора близки и выбраны достаточно высокими, то даже небольшое относительное изменение частоты f₁ приведет к появлению на выходе смесителя НЧ - колебания, изменяющегося в широком диапазоне. Фильтр нижних частот Z1 подавляет ВЧ составляющие выходного напряжения. Перестройка частоты на выходе смесителя достигается изменением частоты немодулированного (диапазонного) генератора G1. Недостатком генератора ЧМ-колебаний, построенного на принципе смешивания частоты, является невысокая стабильность и наличие на выходе наряду с полезным напряжением разностной частоты побочных гармонических составляющих: f₁ — 2 f ₂; 2 f₁ — 3 f ₂ и т. п. Они могут попасть в полосу пропускания ФНЧ и проявляться на экране индикатора в виде амплитудных меток, затрудняющих наблюдение АЧХ. Для уменьшения уровня паразитных комбинационных составляющих частоты генераторов стараются выбрать достаточно высокими, хотя это ведет к увеличению относительной нестабильности и паразитной ЧМ выходного напряжения.

Стабилизация амплитуды выходного напряжения ЧМ-генератора в пределах полосы девиации является основным условием получения неискаженной АЧХ исследуемого 4-полюсника. Для выполнения этого условия вводится система автоматического регулирования амплитуды (АРА) выходного напряжения. Цепь автоматического регулирования обычно состоит из детектора АРУ, усилителя и каскада с регулируемым коэффициентом передачи.

Частота на АЧХ исследуемых 4-полюсников отсчитывается с помощью частотных меток, которые воспроизводятся на экране индикатора посредством яркостной или амплитудной модуляции электронного луча. В первом случае напряжение импульса частотной метки подводится к управляющему электроду и в зависимости от полярности гасит электронный луч или, наоборот, увеличивает его яркость. Во втором случае напряжение прикладывается к Y-пластинам ЭЛТ и частотная метка появляется в виде вертикального всплеска. Последний метод наиболее распространен в современных измерителях АЧХ. Функциональная схе­ма генератора меток показана на рисунке.

На смеситель U1 поступают ЧМ-сигнал и напряжение от генератора G1, частота которого может изменяться в том же диапазоне. При совпадении частот в смесителе возникают нулевые биения и формирующее устройство в этот момент вырабатывает импульс-метку, подаваемую на ЭЛТ. Значение частоты отсчитывается по шкале диапазонного (немодулированного) генератора. При необходимости диапазонный генератор можно модулировать, и тогда можно получить не одну центральную метку, а три метки с интервалами, задаваемыми частотой модулирующего генератора.

Удобным свойством измерителей АЧХ является возможность проверки работоспособности без каких-либо дополнительных измерительных приборов. Для этого достаточно вход индикатора измерителя АЧХ через детекторную головку соединить с его выходом. При этом на экране индикатора получается изображение огибающей выходного напряжения в установленной полосе изменения частоты, с помощью частотных меток можно определить ширину этой полосы.

Снятие АЧХ исследуемого 4-полюсника заключается в том, что на входе устанавливается необходимая несущая частота, полоса девиации и выходное напряжение, а с выхода 4-полюсника через детекторную головку сигнал подается на вход вертикального отклонения индикатора.

Выходное сопротивление ЧМ-генератора обычно невелико. Чаще всего оно разно 600 Ом на низких частотах и 75 или 50 Ом на высоких. Это надо учитывать при подключении исследуемых устройств. При настройке усилителей возможны искажения, связанные с их перегрузкой. Для устранения этого используются аттенюаторы.

Установленные в измерителе аттенюаторы могут быть использованы для измерения усиления или ослабления исследуемых устройств. Обычно это производится методом сравнения уровней сигнала, прошедшего через исследуемый 4-полюсник, и сигнала, непосредственно поданного на детектор. Удобны в этом случае двухканальные измерители АЧХ.

Примерами промышленных образцов измерителей АЧХ могут служить приборы Xl-36, Xl-38, X1-41 и др. Так, прибор Х1-36 имеет диапазон 20 Гц......200 кГц (два поддиапазона), внутренние метки через 1 и 10 кГц. Прибор имеет два независимых выхода ЧМ-генератора и два независимых входа по каналам вертикального отклонения. Он позволяет наблюдать АЧХ устройства, включенного в любой канал, а также одновременно наблюдать характеристики устройств, включенных в оба канала, что позволяет подстраивать исследуемое устройство под образцовое.

Дата добавления: 2015-10-24