Тема №22 Измерительные генераторы. Виды сигналов

Тема №22

1. Запишите определение и назначение измерительных генераторов

2. Опишите как делаться генераторы по функциональному назначению

3. Запишите понятие импульса

4. Опишите и зарисуйте различные виды виделимпульсов

5. Опишите радиоимпульсы

6. Опишите параметры импульсов, охарактеризуйте их

7. Зарисуйте прямоугольный импульс реальной формы, укажите какие параметры нанесены на его изображение

Привести классификацию измерительных генераторов

Измерительные генераторы – источники образцовых (тестовых) сигналов. Они отличаются возможностью установки формы и параметров выходных сигналов с заданной точностью (нормируемыми метрологическими характеристиками). Генератор импульсов (ГИ), или импульсный генератор, – это прибор (устройство), преобразующие энергию постоянного или переменного источника напряжения в энергию электрических импульсов, которые обычно имеют прямоугольную форму.

ГИ используются в большом количестве схем и устройств, а также применяются для наладки и ремонта разнообразных цифровых устройств в области измерительной техники.

Классификация генераторов импульсов

 По выходной последовательности основных импульсов различают приборы, генерирующие:

• одиночные импульсы;

• ​парные импульсы;

• кодовые пакеты;

• кодовые комбинации;

• псевдослучайные последовательности импульсов программного и ручного управления параметрами.

 По числу каналов выделяются генераторы:

• одноканальные;

• многоканальные.

Рисунок 26 Классификация измерительных генераторов

Генераторы делят по функциональному назначению на подгруппы:

1. Низкочастотные генераторы сигналов (подгруппа Г3) – источники гармонических (синусоидальных) колебаний низких частот (от десятков герц до сотен кГц…единиц МГц);

2. Высокочастотные генераторы сигналов (Г4) – приборы, вырабатывающие гармонические модулированные и немодулированные колебания высоких и сверхвысоких частот (от 0,1 МГц до десятков гигагерц);

3. Генераторы импульсов (Г5) – источники одиночных или периодических видеоимпульсов, обычно прямоугольной формы.

4. Генераторы сигналов специальной формы (Г6). Это функциональные генераторы низких и инфранизких частот, генераторы колоколообразных импульсов. Сюда же относят синтезаторы частоты, которые строятся на основе деления и умножения частоты опорного высокостабильного генератора.

5. Генераторы сигналов случайной формы с нормируемыми статистическими параметрами (шумовые генераторы – Г2).

Привести классификацию генерируемых генератором сигналов. Назвать их основные параметры

Под электрическим импульсом понимают отклонение напряжения или тока от некоторого постоянного уровня.

 Существует два вида импульсов:

 1) Видеоимпульсы (название взято из телевидения, где они широко применяются) – изменение тока или напряжения в цепи постоянного тока.

Виды видеоимпульсов: прямоугольный (рис.27а), трапецеидальный (рис.27 б), экспоненциальный (остроконечный) (рис.27 в), пилообразный (рис. 27 г), треугольный (рис. 27 д). Различают видеоимпульсы положительной (рис. 27 а, б, г, д) и отрицательной (рис. 27 в) полярности, а также двусторонние - разнополярные импульсы (рис.1 е).

Рисунок 27 Виды видеоимпульсов

 2) Радиоимпульсы рисунок 28 - кратковременные посылки синусоидального напряжения или тока. Это результат модуляции амплитуды высокочастотного колебания прямоугольными видеоимпульсами.

Рисунок 28 Радиоимпульс

Периодическая последовательность импульсов (рис.2) характеризуется периодом повторения (следования) Т, ᴛ.ᴇ. отрезком времени между началом двух сосœедних однополярных импульсов.

Величину F = 1/Т называют частотой следования импульсов.

Отношение периода повторения к длительности импульса характеризует скважность периодически повторяющихся импульсов. Скважность обычно лежит в пределах от 2 до 10 000. Наименьшая величина скважности характерна для устройств вычислительной техники и наибольшая — для радиолокационных устройств. Величину, обратную скважности называют коэффициентом заполнения импульсов, который, как и скважность, является безразмерной величиной.

Реальный импуль прямоугольной формы (рисунок 29). Основными параметрами формы импульсов являются:

 амплитуда или наибольшее значение импульса U_m ,

продолжительность импульса t_И ,

 продолжительность переднего фронта t_Ф,

 продолжительность заднего фронта (среза) t_C ,

спад вершины импульса ∆U_m .

Рисунок 29 Реальный импульс прямоугольной формы

  Импульс электрической величины – кратковременное (от секунд до наносекунд) воздействие данных величин на нагрузку.

Параметры прямоугольного импульса идеальной и реальной форм.  Для прямоугольного импульса идеальной формы различают два параметра: амплитуда – U; длительность – t.

 В реальности же форма такого импульса отличается от идеальной:

Рисунок 10.1 Импульс реальной формы

Параметры реального импульса представлены:

• Постоянной составляющей напряжения в импульсе

• Амплитудой – максимальным значением напряжения, силы тока или мощности в импульсе

• Длительностью фронта – промежутком времени, за который напряжение в импульсе возрастает от 0,1 до 0,9 от амплитудного значения

• Длительностью среза – промежутком времени, за который напряжение в импульсе убывает от 0,9 до 0,1 от амплитудного значения

• Длительностью импульса – измеряется на уровне 0,1 от амплитудного значения

• Активной длительностью импульса – измеряется на уровне 0,5 от амплитудного значения

Переменный электрический ток изменяет свою величину и направление с течением времени. Широко применяется синусоидальный переменный ток. Он протекает в цепи при действии переменного синусоидального напряжения. Осциллограф, прибор для наблюдения графиков функций типа u=f(t), позволяет наблюдать на экране график переменного напряжения и измерить его характеристики.

Переменное напряжение характеризуют следующие величины:

u - мгновенное значение напряжения, т.е. напряжение в любой,

произвольно выбранный, момент времени.

Um - амплитуда (или амплитудное значение) напряжения, т.е. наибольшее

отклонение напряжения от нуля или среднего значения.

T - период, время за которое совершается одно полное колебание.

f - частота (иначе циклическая частота), количество колебаний в одну

секунду.

Частота и период связаны соотношением

f= 1/T

 - угловая частота, угловая скорость вращения рамки в генераторе с одной парой полюсов, который будет вырабатывать ЭДС с частотой f.

Угловая частота и циклическая частота связаны соотношением

=2f

₀ - начальная фаза, доля периода прошедшая от начала колебаний до начала отсчета, т.е. до момента времени принятого за 0 (например, при построении графика).

 - сдвиг фаз, разность начальных фаз двух периодических колебаний.

Применяется для характеристики одновременности (синхронности) двух колебаний одинаковой частоты.

=₀₁ - ₀₂

Частота синусоидального напряжения промышленной сети переменного тока 50 Гц.

Переменное напряжение можно охарактеризовать математически

u= U_m sin (t+₀)

Для характеристики переменного напряжения или тока также вводят понятие действующего значения.

Для переменного напряжения или тока указывают величину постоянного тока, который проходя по резистору выделит за период столько же тепла, что и характеризуемый переменный ток или напряжение. Действующее значение вычисляют по формуле

U= U_m 2=0,707 U_m

Задача 1 Зарисуйте и определите параметры сигнала. Запишите их числовые значения

Отметка 6 задача+конспект

Отметка 9 задача 1 и 2+конспект