Генератор низких частот: Цифровые генераторы низких частот: плюсы и минусы

alexxlabРазное

Цифровые генераторы низких частот: плюсы и минусы

Генератор – технология, преобразующая одну энергию в другую. В данном случае генератор частот – устройство, преобразующее энергию от источника питания в периодические колебания разнообразной формы. Если говорить простым языком – это электроприбор, создающий различающиеся по форме сигналы с определенной периодичностью.

Генератор низких частот

Генератор низкой частоты – это одна из разновидностей прибора, служащая для генерации разнообразных форм низкочастотных сигналов. Из-за низкой частоты слух человека не способен распознать такие звуки. К тому же период подобных сигналов может изменяться в пределах нескольких минут, что еще больше усложняет восприятие сигналов ухом человека.

Подобные устройства применяются для ремонта, настройки, испытаний различной радиотехнической аппаратуры, работающей в радиовещании, акустике, телевидении и др.

Принято считать, что частотность генератора низких частот варьируется от 20 Гц до 300 кГц. Однако практика показывает, что данные цифровые значения достаточно условны. Ученые усиленно работают над расширением диапазонов в обе стороны. Зачастую генератор низких частот не содержит модуляцию генерируемого сигнала, т.к. они сами и представляют из себя источники модулирующих колебаний.

В любительском использовании можно столкнуться с генераторами НЧ двух видов: гармонических и релаксационных колебаний.

Устройство низких частот имеет следующее строение:

  1. Задающий генератор, который формирует сигналы с учетом определенной частоты и формы. Является автогенератором периодических сигналов. Предназначен для изменения энергии от источника в энергию электромагнитных колебаний. Схема этого генератора влияет на тип низкочастотного генератора: LC или RC.
  2. Усилитель, создающий нужную мощность в указанном диапазоне для начала процесса. Усилитель содержит потен­циометр, который помогает менять напряжение от минимума до максимума. С помощью вольтметра измеряется напряжение на выходе, а затем поступает на выходное устройство. Его составляют аттенюатор и согласующий трансформатор.
  3. Аттенюатор ослабляет выходной сигнал, а значит устанавливает нужную величину выходного напряжения.
  4. С помощью согласующего трансформатора изменяется выходное сопротивление устройства, а значит согласовывается выходное сопротивление генератора и сопротивление нагрузки. Схема выходного устройства значительно влияет на выходное сопротивление прибора.
  5. Блок питания, обеспечивающий питанием все блоки генератора с помощью преобразования напряжения сети переменного тока в постоянный ток.

Их взаимодействие представляет собой схему измерительного генератора низких частот.

Преимущества ГНЧ

Такой прибор имеет ряд преимуществ:

  • Позволяют испытать, настроить и отремонтировать любую звуковую аппаратуру.
  • В устройстве используются задающие генераторы RC-типа, имеющие простую конструкцию, стабильность колебаний на частоте, форме и величине выходного напряжения, что гарантирует легкость и надежность в использовании.
  • Работа RC генератора основана на использовании частотно избирательных свойств RC цепей, включённых в цепь положительной обратной связи усилителя, что гарантирует максимальную точность в конечных показателях.
  • Доступность и простота в использовании. Конструкция аппарата очень простая и не требует специализированной подготовки для ее использования. К тому же сам прибор не несет какой-либо опасности поэтому имеет широкое распространение среди гражданских масс.
  • Широкий спектр применения. Прибор может быть использован не только в научных целях, но и в элементарных бытовых.
  • Устройство работает с частотой звуков, недоступной человеческому слуху и большинству приборов, выводя показатели в цифровых значениях, т.е. информация становится простой и понятной в независимости от того, может ли человек самостоятельно проверить ее с помощью органов чувств.
  • Обычно выходной усилитель генератора низких частот — двухтактный усилитель мощности, что дает возможность получения от устройства максимальной мощности при минимальных нелинейных искажениях.

Можно увидеть, что подобная техника имеет достаточно обширный ряд преимуществ, на которые стоит обратить внимание.

Недостатки ГНЧ

Несмотря на огромное количество плюсов, прибор имеет также и некоторые минусы:

  • Отдача максимальной мощности возможна только в случае, если выходное сопротивление генератора равняется входному сопротивлению нагрузки. Это приводит к работе на согласованную нагрузку, но если условия не соблюдаются, то включается режим холостого хода. Во избежание такого используется согласующий трансформатор, однако присутствует он не везде и иногда требует дополнительной установки.
  • LC-генераторы имеют громоздкий колебательный контур, который сложно перенастроить.
  • При частотах выходного сигнала, стремящимися к нулю, возможен захват частот генераторов или иначе – самосинхронизация.

Однако представленные отрицательные стороны использования ГНЧ не являются слишком значительными, однако следует и на них обратить внимание.

Вывод

Рассматриваемый прибор получил распространение не только в научных кругах, но и в бытовых. Сейчас им активно пользуются не только в профессиональных сферах деятельности (на работе), но и для самостоятельного ремонта радиоинструментов, их проверки и перенастройки. Т.е. можно сказать, что ГНЧ полезен во всех сферах жизни, имея ряд преимуществ, главным из которых является простота в использовании и доступность.

Главный недостаток для неопытных пользователей – громоздкость колебательного контура в LC-генераторах, который ко всему сложно перенастроить. Однако во избежание этой проблемы на помощь приходит генератор RC-типа, обеспечивая максимальное удобство.

При выборе частотного прибора нужно учитывать его функционал и максимальную частоту: чем большую частоту он может выдать, тем дороже будет стоить.

3.4. Генераторы низких частот на оу

Амплитудно-частотная характеристика ОУ предполагает их применение для создания генераторов синусоидальных колебаний низких частот. В таких генераторах в качестве элементов с частотно-зависимыми параметрами используются RC-фильтры.

На рис.3.15 приведена схема генератора низких частот на инвертирующем усилителе. В обратную связь генератора включен трехзвенный Г-образный RC-фильтр, представленный на рис.3.16,а.

Рис.3.15. Схема генератора синусоидальных колебаний

низкой частоты, построенного на базе

инвертирующего усилителя

Рис.3.16. Трехзвенный Г-образный RC-фильтр:

а – схема фильтра, б — фазо-частотная (φχ )

и амплитудно-частотная (χ) характеристики

Для инвертирующего усилителя величина фазового сдвига φ= π. Тогда согласно условию (2.28) сдвиг фазы в цепи обратной связи должным быть равным φ= π. Максимальный фазовый сдвиг в одном звене Г-образного RC- фильтра составляетπ/2. Поэтому для получения необходимой величины фазового сдвига πиспользуются три звена. Фазо-частотная характеристика такого фильтра приведена на рис. 3.16, б. В дан-

ном случае частота, соответствующая фазовому сдвигу, равному π, находится внутри полосы пропускания фильтра. При равенстве сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов в каждом звене фильтра рис.3.16, а эта частота определяется как

f = . (3.24)

На рис.3.16,б приведена также частотная зависимость коэффициента передачи трехзвенного Г-образного RC- фильтра. На частоте f, определяемой соотношением (3.24), коэффициент передачиχ = 1/29. Поскольку соотношение (3.5) определяет коэффициент усиления инвертирующего усилителя в линейном режиме, то для обеспечения работы генератора сопротивления резисторов RиRдолжны удовлетворять неравенству

> 29.

Резистор R, по существу, входит в состав третьего звена фильтра.

Поэтому при расчете частоты генератора по соотношению (3.24) необходимо, чтобы сопротивления резисторов

R = R= R= R║ R.

Г-образный RC- фильтр, не является селективным элементом, выделяющим преимущественную частоту. В результате, в генераторах, построенных по схеме рис.3.15, нельзя рассчитывать на получение высокой стабильности генерируемой частоты.

Рис.3.17. Мост Вина: а – схема, б – амплитудно-частотная (χ) и

фазо-частотная (φ) характеристики

Селективными свойствами обладает RC-фильтр, схема которого представлена на рис.3.17,а, получивший наименование моста Вина. Его амплитудно-частотная и фазо-частотаная характеристики приведены на рис.3.17,б. На квази-резонансной частоте, определяемой приR1=R2и С1= С2

соотношением

f = , (3. 25)

величина коэффициента передачи χ=, а фазовый сдвиг равен нулю.

Если мост Вина включается в цепь обратной связи, то в составе генератора должен использоваться неинвертирующий усилитель. На рис.3.18 приведена схема генератора синусоидальных колебаний, построенного на базе неинвертирующего усилителя рис.3.7, охваченного обратной связью с мостом Вина. Рабочая частота такого генератора определяется соотношением (3.25). Сопротивления резисторов R и Rподбираются с учетом работы неинвертирующего усиления в режиме насыщения. Поэтому согласно соотношению (3.8) и условию (2.27)

R> 2R.

Рис.3.18. Схема генераторасинусоидальных колебаний

на неинвертирующем усилителе с мостом Вина

3.5.Компаратор. Триггер Шмитта

При построении импульсных устройств электронной техники широкое применение нашли операционные усилители (ОУ). В таких устройствах, в отличие от аналоговых устройств, ОУ в основном работает в режиме насыщения, и выходное напряжение может принимать одно из двух значений: либо +Uвых max либо –Uвых max. В связи с высоким значением коэффициента усиления в линейном режиме переход ОУ из режима насыщения с выходным напряжением +Uвых max в режим с напряжением –Uвых max и наоборот, при изменении входного напряжения происходит практически «скачком».

Такой ход передаточной характеристики ОУ, а также наличие у него двух входов, позволяет использовать этот элемент в качестве устройства сравнения измеряемого напряжения с опорным напряжением, которое называется компаратором. Критерием сравнения двух уровней напряжения является полярность напряжения на выходе ОУ.

Рис.3.19. Компаратор при подаче опорного напряжения

положительной полярности на неинвертирующий вход ОУ:

а – схема компаратора, б – его передаточная характеристика

Простейшая схема компаратора на ОУ приведена на рис. 3.19,а. Опорное напряжение, величина которого постоянна (положительной или отрицательной полярности), подается на один из входов ОУ, а измеряемое – на другой. Если измеряемое напряжение изменяется во времени, то при достижении им уровня опорного произойдет изменение полярности выходного напряжения. Например, опорное напряжение Uположительной полярности подается на неинвертирующий вход ОУ, а измеряемоеu- на инвертирующий вход, как показано на рис.3.19,а. Тогда приu<Uна выходе ОУ напряжение будет положительное, а при u>U- отрицательным (см. рис.2.1,б). Видно, что изменение полярности выходного напряжения происходит тогда, когда входное напряжение проходит значение U.

Компаратор на ОУ может использоваться в системах автоматического регулирования и защиты в качестве элемента измерительного органа, вырабатывающего выходной сигнал при достижении контролируемым напряжением определенного значения. По выходному сигналу затем происходит срабатывание исполнительного органа системы автоматического управления или защиты, осуществляющей изменение режима работы соответствующей аппаратуры или ее отключение.

Наряду с простейшей схемой компаратора широко используется схема на ОУ с положительной обратной связью, называемая триггером Шмитта. В схеме, приведенной на рис.3.20,а, входное напряжение подается на инвертирующий вход ОУ. Опорным в этой схеме служит сумма напряжений, подаваемых на неинвертирующий вход с выхода ОУ через делительную цепочку резисторов R и R (по цепи положительной обратной связи) и от дополнительного источникаU.

Рис.3.20. Триггер Шмитта при подаче входного напряжения

на инвертирующий вход ОУ (U0 > 0):

а – схема триггера, б – его передаточная характеристика

Величина опорного напряжения в схеме рис.3.20,а может быть определена с использованием принципа суперпозиции. Компонента этого напряжения, поступающая с выхода ОУ, определяется при условии, что напряжение дополнительного источника равно нулю (U = 0). Компонента напряжения, обусловленная источником U, определяется при условии равенства нулю напряжения на выходе ОУ. Тогда величина опорного напряжения

U = uвых+ U, (3.26)

где величина напряжения uвых может принимать только два значения: или +Uвых max или –Uвых max. При положительном напряжении на выходе ОУ согласно соотношению (3.26) на неинвертирующий вход подается напряжение

U = U +R, (3.27)

которое называется напряжением срабатывания. При отрицательной полярности выходного напряжения на неинвертирующем входе ОУ напряжение равно

U = U— R (3.28)

которое называется напряжением отпускания.

Передаточная характеристика триггера Шмитта со схемой рис. 3.20,а представлена на рис.3.20,б. Ее ход может быть объяснен следующим образом. Пусть напряжение на выходе ОУ равно +Uвых max. В этом случае на неинвертирующем входе действует напряжение срабатывания и передаточная характеристика проходит через точку на оси абсцисс, соответствующую U. Данные значения напряжений устанавливаются, когда на инвертирующем входе ОУ напряжение u<U. При повышении этого напряжения положительное напряжение Uвых maxна выходе ОУ будет сохраняться до тех пор, пока напряжение uне превысит напряжение срабатывания, после чего на выходе ОУ напряжение становится отрицательным и равным -Uвых max. Напряжение на неинвертирующем входе также скачком изменится и станет равным напряжению отпускания U, в результате чего происходит смещение передаточной характеристики. Она будет проходить через точку на оси абсцисс, соответствующуюU.

При обратном изменении входного напряжения, т. е. при его уменьшении, напряжение на выходе ОУ будет положительным лишь после того, как uбудет меньше напряжения отпускания. Таким образом, передаточная характеристика триггера Шмитта имеет гистерезис, ширина которого при схеме рис.3.20,а равна

U— U = Uвых max. (3.29)

Находит также применение схема триггера Шмитта, в которой входное напряжение подается на неинвертирующий вход ОУ, а опорное – на инвертирующий.

Использование триггера Шмитта придает системам автоматического регулирования и защиты новое свойство. Действительно, при применении простейшей схемы компаратора величина напряжения, при которой срабатывают эти системы, остается одинаковой вне зависимости от того, в какую сторону изменяется величина контролируемого напряжения. При применении триггера Шмитта срабатывание систем автоматического регулирования или релейной защиты будет происходить при превышении контролируемым напряжением величины U, а восстановление режима работы аппаратуры, которое было до срабатывания, происходит только после уменьшения контролируемого напряжения ниже напряжения отпускания. Такое разделение напряжений срабатывания и отпускания обеспечивает, в частности, иные условия работы аппаратуры, при многократных небольших изменениях контролируемого напряжения. При применении простейшего компаратора режимы работы аппаратуры будут многократно изменяться в соответствии с изменением контролируемого напряжения. Применение триггера Шмитта исключает такие частые переключения, которые не всегда необходимы.

DS1099 Низкочастотный двойной осциллятор Econ | Analog Devices

DS1099 Низкочастотный двойной осциллятор Econ | Аналоговые устройства
  1. Продукты
  2. Часы и время
  3. Кремниевые осцилляторы
  4. ДС1099
Включить JavaScript



  • Особенности и преимущества
  • Информация о продукте

Особенности и преимущества

  • Недорогой низкочастотный осциллятор EconOscillator™ с двумя выходами
  • Запрограммировано на заводе
  • Независимо программируемые выходные частоты от 0,25 Гц до 1,048 МГц
  • 2,7–5,5 В, однополярное питание
  • Внешние компоненты синхронизации не требуются
  • Включение независимого выхода
  • CMOS/TTL-совместимые выходы
  • Выходы генератора, способные потреблять 16 мА для прямого управления светодиодами
  • Освобождает микропроцессор от периодических прерываний
  • Низкое энергопотребление
  • Диапазон рабочих температур: от -40°C до +125°C
  • Температурный дрейф ±100 ppm/°C (МАКС. )

Подробная информация о продукте

DS1099 — недорогой, маломощный низкочастотный кремниевый генератор, генерирующий два выходных прямоугольных импульса с частотами от 0,25 Гц до 1,048 МГц. Включение отдельных выходов позволяет независимо включать/отключать оба выхода. Оба выхода способны потреблять 16 мА, что позволяет им напрямую взаимодействовать со светодиодами (LED), а также с другими внешними схемами. DS1099 работает при широком напряжении питания, что делает его пригодным как для 3-вольтовых, так и для 5-вольтовых систем. Устройство поставляется с завода запрограммированным и откалиброванным, готовым к подключению к конечному приложению.

Свяжитесь с заводом для получения информации о нестандартных частотах или требованиях.

Приложения

  • Бытовая техника
  • Мигающие светодиодные индикаторы состояния
  • Принтеры
  • Серверы
  • Импульсные блоки питания

Категории продуктов

Как минимум одна модель из этого семейства продуктов находится в производстве и доступна для покупки. Продукт подходит для новых конструкций, но могут существовать более новые альтернативы.

{{#каждый список}}

{{/каждый}}

Спецификации

  • DS1099: Спецификация низкочастотного двойного генератора EconOscillator (версия 2)

    06.07.2015
Данные о надежности

Сопутствующие детали DS1099

Рекомендуемые сопутствующие детали

  • ДС1073, ДС1075, ДС1077, ДС1077Л, ДС1085, ДС1085Л.

Компания ADI всегда уделяла самое пристальное внимание выпуску продукции, отвечающей максимальному уровню качества и надежности. Мы достигаем этого путем включения проверок качества и надежности во все области проектирования продуктов и процессов, а также в производственный процесс. «Ноль дефектов» для поставляемой продукции всегда является нашей целью.

Выберите модель

Запрос уведомлений об изменении продукта/процесса

Закрыть

  • Сохранить в myAnalog Войти в myAnalog
{{#ifCond_pcn. length 0}} {{еще}} {{#каждый ПК}} {{/каждый}}

{{../labels.pcn}}

{{../labels.title}}

{{../labels.publicationDate}}

{{количество}} {{#ifCond применимо false}}
PDN больше не применим для этой части. Он был удален в этой версии PDN. {{/ifCond}}
    {{#каждая ссылка}}
  • {{название}}
    • {{/каждый}}
{{название}} {{Дата публикации}}
{{/ifCond}} {{#ifCond pdn. length 0}} {{еще}} {{#каждое персональное имя}} {{/каждый}}

{{../labels.pdn}}

{{../labels.title}}

{{../labels.publicationDate}}

{{количество}} {{#ifCond применимо false}}
PDN больше не применим для этой части. Он был удален в этой версии PDN. {{/ifCond}}
    {{#каждая ссылка}}
  • {{название}}
    • {{/каждый}}
{{название}} {{Дата публикации}}
{{/ifCond}}

Часто задаваемые вопросы по оформлению заказа

См. раздел Часто задаваемые вопросы по оформлению заказа, где вы найдете ответы на вопросы об онлайн-заказах, способах оплаты и многом другом.

 

Цена «Купить сейчас»

(**) Отображаемая цена «Купить сейчас» и диапазон цен основаны на заказах небольшого количества.

 

Прейскурантная цена

(*) Указанная прейскурантная цена 1Ku предназначена ТОЛЬКО ДЛЯ БЮДЖЕТНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ, указана в долларах США (FOB США за единицу для указанного объема) и может быть изменена. Международные цены могут отличаться из-за местных пошлин, налогов, сборов и обменных курсов. Для получения информации о ценах или условиях доставки обращайтесь к местному авторизованному дистрибьютору Analog Devices, Inc. Цены, отображаемые для оценочных плат и комплектов, основаны на цене за 1 штуку.

 

Выборка

При нажатии кнопки «Образец» выше выполняется перенаправление на сторонний образец сайта ADI. Выбранная часть будет перенесена в вашу корзину на этом сайте после входа в систему. Пожалуйста, создайте новую учетную запись там, если вы никогда раньше не использовали сайт. Обращайтесь по адресу [email protected] по любым вопросам, касающимся этого Образца сайта.

Справка по таблице цен

Генератор сигналов-Продукт-GW Instek

На протяжении десятилетий компания GWInstek является одним из основных поставщиков источников сигналов для пользователей по всему миру, предоставляя передовые продукты.

 

Генератор сигналов:

 

С точки зрения сигнала и системы информация обычно передается в форме синусоидальных волн.

 

Аналоговый сигнал: сигнал представляет собой непрерывный функциональный сигнал во временной области, а также вездесущий сигнал вокруг вас.

Цифровой сигнал: Цифровой сигнал представляет собой цифровое представление сигнала с дискретным временем, которое обычно получают из аналогового сигнала.

 

Самый простой сигнал — это синусоида.

 

Но во многих случаях все виды сигналов широко используются в различных случаях, например, прямоугольные волны часто используются в цифровых системах или управлении напряжением, модулированные сигналы и шум используются в системах связи, импульсные сигналы используются в радиолокационных системах, и сигналы произвольной формы предназначены для множества различных приложений.

 

Генераторы сигналов, которые объединяют синусоидальные, прямоугольные и треугольные выходные сигналы, называются функциональными генераторами.

 

GW Instek предлагает широкий выбор продуктов для генераторов сигналов, включая генераторы функций, генераторы сигналов AM/FM, генераторы аудиосигналов и генераторы радиочастотных сигналов. Генераторы функциональных сигналов можно разделить на две категории: генераторы функций DDS и генераторы аналоговых функций.

 

АФГ-3032

АФГ-3081

MFG-2160MR

Генераторы сигналов произвольной формы

Генераторы произвольных функций

Генераторы радиочастотных сигналов

Генераторы функций DDS

Генераторы аналоговых функций

Другие источники сигнала

Отфильтровано по

Отфильтровано по
Аналоговый канал
Частотный диапазон

0,1 Гц ~ 12 МГц

0,1 Гц ~ 25 МГц

0,1 Гц ~ 5 МГц

1 мкГц ~ 50 МГц

1 мкГц ~ 80 МГц

1 мкГц ~10 МГц

1 мкГц ~20 МГц

1 мкГц ~30 МГц

1 мкГц ~60 МГц

Разрешение по частоте

0,1 Гц

1 мкГц

Частота дискретизации

200 Мвыб/с

20 Мвыб/с

250 Мвыб/с

Скорость повторения

100 МГц

100 Мвыб/с

10 Мвыб/с

125 Мвыб/с

Вертикальное разрешение

10-битный

14-битный

16-битный

Объем памяти

16 тыс. точек

1 млн баллов

4к очков

8 миллионов очков

Отображать

3,5-дюймовый 3-цветный ЖК-дисплей

4,3-дюймовый ЖК-дисплей TFT

Единица амплитуды

дБм

Впп

Среднеквадратичное значение

Переключатель импеданса

50 Ом / Hi-Z

Внутренняя память

10 групп

Квадратное время нарастания/спада
Квадратный рабочий цикл

0,01%~99,99%

1% ~ 99%

20% ~ 80%

20% ~ 80% (

20% ~ 80% (

40%~60% (25M~30MHz)

Базовая форма сигнала

Шум

Импульс

Рампа

Синус

Квадрат

Треугольник

Расширенная форма волны

Взрыв

Функция счетчика

Функция счетчика (расш. )

Подметать

Развертка (только AFG-2100)

Модуляция

АМ

AM (только AFG-2100)

AM (ожидается MFG-2120/2110)

ФМ

FM (только AFG-2100)

FM (ожидается MFG-2120/2110)

ФСК

ФСК (только AFG-2100)

ФСК (ожидается MFG-2120/2110)

PM

PM (ожидается MFG-2120/2110)

ШИМ

ШИМ (ожидается MFG-2120/2110)

СУММА (только AFG-3032/3022)

СУММА (ожидается MFG-2120/2110)

Разветвление

Выход синхронизации

ТТЛ-выход

Другая функция

Ссылка DSO

Изолирующая конструкция

Усилитель мощности (только MFG-2260MRA/2260MFA/2120MA)

ВЧ-генератор (только MFG-2260MRA/2260MFA/2160MR/2160MF)

Отображение напряжения

Другой ввод-вывод

доб. Вход модуляции

доб. Вход модуляции (только AFG-2100)

доб. Вход модуляции (ожидается MFG-2120/2110)

доб. Триггерный вход

доб. Триггерный вход (только AFG-2100)

доб. Триггерный вход (кроме MFG-2120/2110)

Выход маркера

Выход маркера (ожидается MFG-2120/2110)

Выход модуляции

Выход модуляции (только AFG-2100)

Триггерный выход

Триггерный выход (ожидается MFG-2120/2110)

Интерфейс

ГПИБ

РС-232С

RS-232C (только AFG-3031/3032)

USB-устройство

USB-хост

Поддержка программного обеспечения

Драйвер LabView

Программное обеспечение для ПК