Вам бонус- начислено 1 монета за дневную активность. Сейчас у вас 1 монета

3.3 Генераторы импульсных и шумовых сигналов кратко

Лекция



Привет, Вы узнаете о том , что такое генераторы импульсных, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое генераторы импульсных, шумовых сигналов , настоятельно рекомендую прочитать все из категории МЕТРОЛОГИЯ И ЭЛЕКТРОРАДИОИЗМЕРЕНИЯ.

3.3.1 генераторы импульсных сигналов

К генераторам сигналов специальной формы относят источники одиночных или периодических импульсных сигналов, которые могут иметь прямоугольную и отличную от нее форму. Особое место в ряду генераторов специальной формы занимают импульсные (релаксационные) генераторы. Их подразделяют на генераторы периодической последовательности импульсов и генераторы кодовых групп импульсов. Широкое применение находят генераторы периодических последовательностей прямоугольных импульсов. Для формирования прямоугольных импульсов со стабильными длительностью и частотой следования, крутыми фронтами и плоской вершиной используют мультивибраторы, работающие в автоколебательном и ждущем режимах. Обычно в мультивибраторах применяют кварцевую стабилизацию частоты.

Структурная схема импульсного генератора и временные диаграммы ее работы показаны на рис. 3.6. Формирователь временных интервалов может работать в режиме автогенератора (положение ключа I) или в ждущем режиме (положение ключа 2). Однократный пуск осуществляют нажатием кнопки КнИнтервал T определяет частоту следования импульсов f = 1/T. Длительность импульсов определяется временем задержки, как в одноименной схеме: τи = τ3. 

3.3 Генераторы импульсных и шумовых сигналов

 

Рисунок 3.6 Импульсный генератор:  

а - структурная схема; б - временные диаграммы

По длительности вырабатываемых импульсов генераторы делят на микросекундные и наносекундные.

Современные генераторы сигналов специальной формы относятся к универсальным приборам с широким частотным диапазоном, большим числом форм и уровней выходных сигналов, а также электронным управлением их параметрами. В ряде случаев генераторы частично или полностью заменяют низкочастотные, в том числе инфранизкочастотные, высокочастотные и импульсные генераторы.

 

3.3.2 Генераторы качающейся частоты  

В измерительной технике часто используют генераторы гармонических сигналов, частоту которых автоматически изменяют (качают) в пределах заданной спектральной полосы.

К генераторам качающейся частоты (ГКЧ; устаревшее название «свипгенератор») относятся источники гармонических колебаний со специальным (линейным, логарифмическим и т.д.) законом автоматического изменения частоты в пределах заданной полосы качания.

Полосу качания Δf определяют как разность конечной fk и начальной fH, частот, т.е. Δf=fK - fH.

В зависимости от ее значения ГКЧ делят на узкополосные (Δf не более 1 % максимальной частоты рабочего диапазона или поддиапазона), широкополосные (Δf > 1 %) и комбинированные.

Структурная          схема         ГКЧ (рис. 3.7)   содержит       источник модулирующего напряжения, задающий генератор, схему формирования частотных          меток,        выходной блок и       цифровой индикатор уровня, фиксирующий выходное колебание.

Основные параметры данных генераторов - частотные и амплитудные.

К первым относят диапазон рабочих частот, полосу качания, длительность автоматического качания частоты и т.д. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Ко вторым - уровень выходной мощности (напряжения) при работе на согласованную нагрузку, неравномерность этого уровня при перестройке частоты и пр. К генераторам качающейся частоты предъявляют достаточно жесткие требования по линейности модуляционной характеристики, постоянству выходного уровня мощности и значению побочной модуляции.

В достаточно широких пределах автоматическое качание частоты без коммутации элементов колебательной системы легко реализуют в низкочастотных     генераторах        на      биениях.    При       этом в        качестве перестраиваемого гетеродина может служить LC-генератор с электронным управлением частотой.  

В радиотехнике известно несколько способов управления частотой высокочастотных LC-генераторов. Практическое применение находит способ перестройки частоты путем изменения величины барьерной емкости p-nперехода полупроводникового диода - варикапа, который включают в цепь колебательного контура генератора. Модулирующее напряжение, воздействуя на p-n-перехода диода, изменяет его емкость, а следовательно, и частоту генерируемых колебаний.

 

3.3 Генераторы импульсных и шумовых сигналов

 

Рисунок 3.7 Упрощенная структурная схема ГКЧ

3.3.3 Генераторы шумовых и шумоподобных сигналов

Широкое применение в измерительной технике находят генераторы шумовых сигналов .

Генераторы шумовых сигналов (шумовые генераторы) вырабатывают флуктуационные напряжения с заданными вероятностными характеристиками. Основной узел шумового генератора - задающий генератор (рис. 3.8). Его сигналы должны иметь равномерную спектральную плотность мощности по всей требуемой полосе частот (теоретически это белый шум). В задающем генераторе используют физические явления, при которых возникают достаточно интенсивные шумы со статическими характеристиками и параметрами, поддающимися достаточно несложному математическому анализу.

 

3.3 Генераторы импульсных и шумовых сигналов

 

Рисунок 3.8 Структурная схема шумового генератора

 

Нагретый проволочный резистор. В качестве образцового источника шума может служить нагретый проволочный резистор, среднее квадратическое значение напряжения на котором рассчитывают по формуле:

                                                              U2 = 4kTRΔf,                                                 (3.5)

где к = 1,38 · 10-23 Дж/град - постоянная Больцмана; Т - абсолютная температура резистора в градусах Кельвина; R - сопротивление резистора, Ом; Δf - рабочая полоса.

Резистор выполняют в виде вольфрамовой спирали, намотанной на керамический каркас, температуру которой поддерживают постоянной.

Болометрический генератор шума. К источникам тепловой шумовой мощности относится и болометрический генератор. Болометрпредставляет собой вакуумный стеклянный баллон, внутри которого натянута вольфрамовая нить.

Источники теплового шума используют в качестве образцовых генераторов шумовых напряжений, так как расчетные данные хорошо совпадают с практическими результатами. В шумовых генераторах также применяют фотоэлектронные умножители, газоразрядные трубки, шумовые диоды и т.п.

Газоразрядные генераторы шума. Широкое применение в качестве первичного источника шума. В сантиметровом диапазоне волн нашли газоразрядные шумовые трубки (ГШТ) с положительным столбом.

Газоразрядные шумовые трубки имеют высокую равномерность спектральной плотности мощности шума в широкой полосе частот, стабильный и относительно высокий уровень мощности, просты в эксплуатации, устойчивы к жестким воздействиям внешней среды и обладают достаточно высокой эксплуатационной надежностью.

Газоразрядный шумовой генератор выполнен в виде стеклянной трубки, наполненной инертным газом (аргоном или неоном). На одном конце трубки расположен прямонакальный, или подогреваемый катод, на противоположном - анод. Свойство газоразрядных трубок генерировать шумы обусловлено колебаниями электронов в плазме. Для практического использования шумового излучения положительного столба ГШТ помещают в специальные генераторные секции. В зависимости от диапазона частот и типа трубки можно использовать генераторные секции, выполненные на волноводе, коаксиальной или полосковой линии.

Волноводные шумовые генераторы представляют собой отрезок волновода, в центре широкой стенки которого под малым углом (7...15)° помещают ГШТ. Наклонное положение трубки в волноводе обеспечивают при разряде равномерное внесение потерь на достаточной длине линии, благодаря чему достигают удовлетворительного согласования ГШТ с линией передачи в широком диапазоне частот.

В длинноволновой части сантиметровых волн из-за сложности согласования трубки с линией передачи обычно применяют коаксиальные или полосковые генераторы шума.

В коаксиальных генераторах шума ГШТ помещают внутри  ленточной       спирали,    которая      является     внутренним       проводником  коаксиальной линии. Внешним проводником служит цилиндрическая поверхность корпуса линии. Форму спирали (зазор между соседними витками, диаметр спирали) определяют исходя из требуемого волнового сопротивления, связи трубки с линией передачи, диапазона частот.

Полосковые генераторы шума представляют собой симметричную полосковую линию, вдоль оси которой помещают газоразрядную шумовую трубку.

Интенсивность излучения ГШТ определяется в основном электронной температурой плазмы. Потери, вносимые генератором шума в тракт, в выключенном состоянии определяются потерями в стенке трубки, линии передачи и т.д.

На практике используют генераторы шума в импульсном режиме. Длительность импульса горения ГШТ ограничена длительностью переходного процесса в газовом разряде. В зависимости от допустимых искажений минимальная длительность модулирующего импульса составляет 0,2...1 мс.

Генераторы на лавинно-пролетных диодах. Из полупроводниковых генераторов шума в практике измерений широко используют схемы на лавинно-пролетном диоде (ЛПД). Генераторы состоят из ЛПД и генераторной секции, согласующей входное сопротивление p-n-перехода с сопротивлением нагрузки. Основным источником шумового излучения в ЛПД являются дробовые флуктуации тока насыщения диода. Генераторы шума на ЛПД перекрывают дециметровый и сантиметровый диапазоны волн. Они могут работать как в режиме непрерывных колебаний, так и в режиме импульсной модуляции при длительности импульсов от нескольких долей микросекунд и более.

Контрольные вопросы:

1.      Какие физические явления могут быть положены в основу создания шумовых генераторов?

2.      Какие требования предъявляют к форме сигнала импульсного генератора?

3.      Для чего используют генераторы шумоподобных сигналов?

4.      Что служит образцовым источником шума?

Информация, изложенная в данной статье про генераторы импульсных , подчеркивают роль современных технологий в обеспечении масштабируемости и доступности. Надеюсь, что теперь ты понял что такое генераторы импульсных, шумовых сигналов и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории МЕТРОЛОГИЯ И ЭЛЕКТРОРАДИОИЗМЕРЕНИЯ

Из статьи мы узнали кратко, но содержательно про генераторы импульсных

Ответы на вопросы для самопроверки пишите в комментариях, мы проверим, или же задавайте свой вопрос по данной теме.

создано: 2017-07-02
обновлено: 2021-01-11
132432



Рейтиг 1 of 10. count vote: 2
Вы довольны ?:


Найди готовое или заработай

С нашими удобными сервисами без комиссии*

Как это работает? | Узнать цену?

Найти исполнителя
$0 / весь год.
  • У вас есть задание, но нет времени его делать
  • Вы хотите найти профессионала для выплнения задания
  • Возможно примерение функции гаранта на сделку
  • Приорететная поддержка
  • идеально подходит для студентов, у которых нет времени для решения заданий
Готовое решение
$0 / весь год.
  • Вы можите продать(исполнителем) или купить(заказчиком) готовое решение
  • Вам предоставят готовое решение
  • Будет предоставлено в минимальные сроки т.к. задание уже готовое
  • Вы получите базовую гарантию 8 дней
  • Вы можете заработать на материалах
  • подходит как для студентов так и для преподавателей
Я исполнитель
$0 / весь год.
  • Вы профессионал своего дела
  • У вас есть опыт и желание зарабатывать
  • Вы хотите помочь в решении задач или написании работ
  • Возможно примерение функции гаранта на сделку
  • подходит для опытных студентов так и для преподавателей



Комментарии


Оставить комментарий
Если у вас есть какое-либо предложение, идея, благодарность или комментарий, не стесняйтесь писать. Мы очень ценим отзывы и рады услышать ваше мнение.
To reply

МЕТРОЛОГИЯ И ЭЛЕКТРОРАДИОИЗМЕРЕНИЯ

Термины: МЕТРОЛОГИЯ И ЭЛЕКТРОРАДИОИЗМЕРЕНИЯ