книги / Электрорадиоизмерения

двухкаскадный резистивно-емкостный усилитель с мостом

С целью компенсации разброса параметров термисторов, ламп и резисторов для изменения величины ООС путем выбора начальной рабочей точки термистора используется резистор с переменным сопротивлением /?6. Для изменения частоты настройки Д избирательная цепь (цепь положи­ тельной обратной связи) делается синхронно переменной, т. е. емкости конденсаторов и сопротивления резисторов обеих плеч изменяются на одну и ту же величину. Плавная

Рис. 5-6. Упрощенная схема лампового /?С-возбудителя.

регулировка частоты генератора производится изменением емкости С сдвоенного конденсаторного блока, а ступен­ чатая, т. е. переключение поддиапазонов, — изменением резистора R . Для удобства градуировки частотной шкалы генератора применяют конденсаторный блок с коэффи­ циентом перекрытия диапазона, равным 10. Таким образом, изменяя R в 10 раз, можно изменять в 10 раз и частоту. В результате частотная шкала для каждого поддиапазона остается неизменной и необходимо лишь учитывать мно­ житель каждого поддиапазона.

На рис. 5-7 приведена схема транзисторного /?С-возбудителя, принцип работы которого аналогичен ламповому. Следует отметить, что специфические особенности транзистора (малое входное сопротив­ ление, токовое управление, зависимость параметров транзисторов от электрического режима, температуры и частоты) приводят к несогла­ сованности выхода и входа усилителя, а также к нестабильности выход-

ных параметров генератора. Все это несколько усложняет согласова­ ние усилителя с цепью обратной связи. Кроме того, уменьшение габа­ ритов генератора для транзисторного варианта заставляет отказаться от перестройки частоты в пределах поддиапазона путем изменения емко­ сти. В данном случае плавное изменение частоты осуществляют изме­ нением сопротивления спаренных резисторов цепи обратной связи.

Схема транзисторного /?С-возбудителя состоит из трехкаскадного усилителя, фазирующей цепи RLR2CА— R3R4C, и нелинейной инерци­ онной цепи ООС (RTRM).

Первый каскад представляет собой усилитель напряжения, выпол­ ненный на транзисторе 7\ по схеме с общим эмиттером (ОЭ). Базовый делитель /?в, Re, R7 с учетом местной ООС по току на сопротивлении Rg и общей ООС по напряжению, последовательной по входу на сопротив­ лении Rl0, задающий режим транзистора Тх по постоянному току,

Рис. 5-7. Упрощенная схема транзисторного возбудителя /ре­ генератора.

обеспечивает согласование входной цепи первого каскада с выходным сопротивлением цепи обратной связи и всего усилителя в целом. Третий каскад, выполненный на транзисторе Т3, как и первый, является усили­ телем напряжения по схеме с ОЭ. Для увеличения входного сопротив­ ления и улучшения термостабнлизации рабочей точки покоя этот каскад усилителя напряжения также охвачен местной ООС по току на /Р15. Для согласования высокого выходного сопротивления первого каскада, приблизительно равного R9, с низким входным сопротивлением третьего каскада используется эмиттерный повторитель, собранный на транзис­ торе Т2.

Положительная обратная связь в трехкаскадном усилителе полу­ чается потому, что первый и третий каскады поворачивают фазу каж­ дый на 180°, а эмиттерный повторитель фазу оставляет без изменения.

Активное сопротивление цепи обратной связи состоит из переменных сдвоенных резисторов RtR4 и постоянных ограничивающих резисторов R>, R3- Скачкообразное (декадное) изменение частоты генератора осу­ ществляется переключением пар конденсаторов С1 и С2, а плавное (внутри каждого поддиапазона) — при помощи сдвоенного блока резис­ торов Ri и /?4.

Стабилизация выходного напряжения, снимаемого с резистора /?14, осуществляется при помощи нелинейной инерционной обратной связи по напряжению следующим образом.

Если за счет каких-либо нелинейных факторов (изменения напря­ жения питания, изменения активных и пассивных элементов возбуди­ теля) усиление усилителя, например, увеличится, то при этом возрастет UBUXt а следовательно, и напряжение, приложенное к цепи RrRi0 через разделительный конденсатор С6. В результате увеличится ток в цепи обратной связи, уменьшится сопротивление термистора и соответ­ ственно увеличится падение напряжения на Rl0. Это в свою очередь приводит к уменьшению напряжения эмиттер — база 7\, что уменьшает ток базы, а следовательно, и / к1. С изменением тока коллектора анало­ гично изменяется (уменьшается) напряжение на R8, а соответственно

ивыходное напряжение в сторону его первоначального значения.

Внастоящее время существует большое количество /?С-генераторов промышленного типа.

На рис. 5-8 приведена обобщенная упрощенная блоксхема такого генератора.

Рис. 5-8. Упрощенная схема /?С-генератора.

Основными элементами генератора являются: возбу­ дитель, выходной усилитель, индикатор выходного напря­ жения, аттенюатор и блок питания. Характеристика исполь­ зуемых в /?С-генераторах возбудителей лампового и тран­ зисторного вариантов дана в начале данного параграфа.

Выходной усилитель обычно состоит из нескольких каскадов, один из которых— фазоинвертор, превращающий выходное напряжение возбудителя в двухтактное, пред­ ставляющее собой на выходе каскада -два одинаковых и обратных по фазе напряжения. Для уменьшения коэффи­ циента нелинейных искажений генератора оконечный кас­ кад выполняют по двухтактной схеме. Кроме того, для повышения качественных показателей генератора в уси­ лителе применяется отрицательная обратная связь.

Измеритель выхода представляет собой электронный вольтметр, который может быть выполнен по различным схемам со стрелочным магнитоэлектрическим индикатором.

Для удобства пользования прибором его шкалы могут быть проградуированы в единицах напряжения (вольтах, милливольтах) или вдецибелах относительно уровня 0,775 В. Градуировка шкал вольтметра производится при опреде­ ленной нагрузке и определенных затуханиях, вносимых аттенюатором.

Аттенюатор служит для ступенчатой регулировки уровня выходного сигнала и представляет собой резисторный делитель напряжения.

Блок питания представляет собой стабилизированный выпрямитель.

Примером транзисторного /?С-генератора промышленного типа является прибор ГЗ-36, имеющий следующие основные характеристики:

1.Диапазон частот 20 Гц — 0,2 МГц (4 поддиапазона).

2.Погрешность установки частоты (0,03 / + 2), Гц.

3. Нестабильность частоты 1 • 10-2 / за 1 ч.

4.Максимальное выходное напряжение 5 В, сопротивление нагруз­ ки 600 Ом, вводимое затухание 20, 40, 60 дБ.

5.Погрешность установки выхода: 6% (установка уровня), 0,8 дБ (аттенюатор).

6.Нестабильность выхода 6% за 1 ч.

7. Коэффициент нелинейных искажений 1—2%.

8.Питание от сети напряжением 220 В частотой 50 Гц.

9.Габаритные размеры: 260 X 230 X 165 мм. Масса — 5 кг. Измерительным /?С-генератором промышленного типа на лампах

является прибор ГЗ-35 со следующими техническими характеристиками. 1. Диапазон частот 20 Гц — 0,2 МГц (4 поддиапазона).

8.Питание от сети 220 В, 50 Гц.

9.Габаритные размеры: 450 X 340 X 280 мм. Масса 21 кг.

5-3. ИМПУЛЬСНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

В настоящее время широкое применение в радиоизмерительной практике получили импульсные генераторы. Вырабатываемые генераторами импульсы чаще всего имеют прямоугольную форму, определенную частоту следования, длительность и амплитуду, которые можно регулировать.

Подобные генераторы применяются для исследования различных импульсных схем, низкочастотных усилитель­ ных устройств, широкополосных усилителей, а также при­

меняются в качестве импульсных модуляторов сверх­ высокочастотных измерительных генераторов.

Основными параметрами импульсного генератора яв­ ляется частота повторения, длительность, амплитуда, форма и полярность выходного импульса, а также его задержка относительно задающего или, если генератор многоканаль­ ный, временной сдвиг между основными (выходными) импульсами.

Наиболее распространенная форма выходных импульсов измерительных генераторов — прямоугольная.

Рис. 5-9. Прямоугольный импульс и его параметры.

На рис. 5-9 изображен одиночный прямоугольный импульс, на котором показаны его параметры в соответ­ ствии с ГОСТ 16465-70.

А п — высота (амплитуда) прямоугольного импульса, определяемая путем продления плоской части вершины до пересечения с фронтом прямоуголь­ ного импульса;

ность плоской части вершины должна быть не меньше 0,7 т, применяется также трапецеидальный и экспоненциальный импульсы.

Первый из них представляет собой прямоугольный импульс с линейным и регулируемым по длительности фронтом или спадом.

Экспоненциальный импульс не имеет плоской вершины и характеризуется очень коротким передним фронтом и экспоненциальным спадом.

Импульсные генераторы промышленного типа в настоя­ щее время могут обеспечить широкий диапазон значений указанных параметров импульса, например период повто­ рения импульсов — от единиц наносекунд до единиц

Рис. 5-10. Блок-схема прибора Г5-15.

секунд. Амплитуда выходных импульсов может быть от нескольких милливольт до киловольт, а временной сдвиг между ними —от единиц наносекунд до секунд.

Для получения такого широкого диапазона параметров импульсов должен быть использован целый ряд генерато­ ров с самыми различными схемами формирования импуль­ сов, блоков задержки, усилителей и т. д.

Одна из возможных блок-схем генератора прямоуголь­ ных импульсов (типа Г5-15) и графики напряжения после некоторых элементов схемы приведены на рис. 5-10 и 5-11. Лицевая панель с элементами управления изображена на рис. 5-12.

Задающий генератор этого прибора выполнен по схеме блокинг-генератора, который может работать в режиме

самовозбуждения или под действием внешнего напряжения. Он вырабатывает импульсы с плавно регулируемой часто­ той следования (ручками Диапазон частот следования в Гц)

в диапазоне частот от 40 Гц до 10 кГц, предназначенные для запуска последующих элементов схемы генератора. Форма импульсов близка к прямоугольной, т. е. аналогична форме на рис. 5-11, а. Кроме того, импульсы задающего генератора подаются на отдельное гнездо для синхрони­ зации других каких-либо устройств импульсами опреде­ ленной полярности, частоты следования и регулируемой амплитуды (элементы управления на рис. 5-12).

Блок внешнего запуска позволяет запускать задающий генератор внешними импульсами любой полярности (непре­

задержкой и предназначен для создания временного сдвига между выходными импульсами генератора и импульсами

задающего каскада.

Установка необходимой задержки производится пере­ ключателями Задержка и потенциометром мкс со шкалами 2—Ю и 10^50. Переключателями можно установить фик­ сированную задержку от 0 до 2 мкс через 0,1 мкс, а при включении плавной задержки — от 2 до 1000 мкс. При этом любое плавно установленное значение задержки можно изменить на 1 мкс интервалами через 0,1 мкс. Общая дли-

тельность задержки определяется суммой показаний шкалы потенциометра (с учетом положения левого переключа­ теля) и правого переключателя.

На рис. 5-11, а показаны импульсы задающего генера­ тора, на рис. 5-11, б расширенные импульсы генератора

Рис. 5-12. Лицевая панель управления прибора Г5-15.

задержки, на рис. 5-11, в «продифференцированные соот­ ветствующей ячейкой этого генератора острые импульсы и на рис. 5-11, г задержанные импульсы на выходе этого узла (г).

Блок формирования позволяет получать на его выходе положительные прямоугольные импульсы, длительность которых можно регулировать в пределах от 0,1 до 10 мкс (через 0,1 мкс) ручками Длительность импульса. Форми­ рование выходных импульсов осуществляется путем раз­ дельного формирования его переднего и заднего фронтов с помощью блокииг-генератора.

предназначены для получения модулированных колеба­ ний определенной амплитуды, глубины и частоты моду­ ляции.

Измерительные генераторы высокой частоты приме­ няются в основном для настройки и исследования радио­ приемных устройств. Кроме того, они могут быть исполь­ зованы для питания измерительных линий, антенн и дру­ гих цепей ВЧ.

К подобным генераторам предъявляются особо повышен­ ные требования в отношении стабильности их частоты, на которую влияет ряд факторов, например непостоянство окружающей температуры, колебания напряжения питаю­ щей сети, изменения сопротивления нагрузки и пр.

Кроме того, к ним предъявляются определенные тре­ бования в отношении точности установки заданной частоты, стабильности выходного напряжения и получения мини­ мальных нелинейных искажений.

Для уменьшения взаимосвязи отдельных элементов изме­ рительного генератора, влияющей на стабильность его работы, для устранения наводок посторонних магнитных полей, а также для устранения утечки электромагнитной энергии через цепи питания и кожух прибора применяется тщательная экранировка отдельных элементов и всего генератора в целом.

Измерительные приборы типа ГСС отличаются от ГС большей точностью калибровки всех параметров прибора и особенно калибровки его малых выходных напряжений. Поэтому к ГСС предъявляются более высокие требования в отношении экранировки прибора и его элементов. В отли­ чие от ГСС генераторы сигналов обычно имеют достаточно мощный выход (до 2 Вт), необходимый для питания таких цепей, как измерительная линия, антенны и т. д.

На рис. 5-13 изображена блок-схема типового генера­ тора стандартных сигналов высокой частоты, содержащая следующие элементы:

генератор ВЧ, предназначенный для получения напря­ жения регулируемой амплитуды, а также частоты; генера­ тор состоит из задающего и буферного каскада;

электронный вольтметр, используемый для измерения напряжения несущей частоты ГВЧ;

делительное устройство (ослабитель), называемое обычно аттенюатором, необходимое для изменения в широких пределах калиброванных напряжений (обычно от 0,1 мкВ до 1 В), на выходе ГСС;