Что такое генератор электрических сигналов. Какие бывают виды генераторов. Как работают генераторы низких и высоких частот. Для чего применяются генераторы сигналов в электронике и радиотехнике.
Принцип работы и основные виды генераторов электрических сигналов
Генератор электрических сигналов — это устройство, вырабатывающее электрические колебания заданной формы, частоты и амплитуды. Принцип работы генератора основан на преобразовании энергии источника питания в энергию электрических колебаний.
Основные виды генераторов сигналов:
- Генераторы синусоидальных (гармонических) колебаний
- Генераторы прямоугольных импульсов
- Генераторы пилообразных колебаний
- Генераторы шумовых сигналов
По диапазону частот генераторы делятся на:
- Низкочастотные (НЧ) — до 100 кГц
- Высокочастотные (ВЧ) — от 100 кГц до 100 МГц
- Сверхвысокочастотные (СВЧ) — свыше 100 МГц
Генераторы низкой частоты: особенности и применение
Генераторы низкой частоты (НЧ) вырабатывают сигналы в звуковом диапазоне частот от 10 Гц до 20 кГц. Как работают НЧ генераторы?
Принцип действия НЧ генератора основан на колебательном контуре LC или RC. Однако на низких частотах для получения нужной частоты требуются катушки индуктивности и конденсаторы больших номиналов. Поэтому в НЧ генераторах часто применяют метод биений.
Генераторы НЧ на биениях
В таком генераторе используются два высокочастотных генератора с близкими частотами f1 и f2. При смешивании их сигналов образуется сигнал с разностной частотой f = f1 — f2, которая лежит в звуковом диапазоне.
Например, при f1 = 200 кГц и f2 = 201 кГц, получим разностную частоту f = 1 кГц.
Преимущества генераторов на биениях:
- Широкий диапазон перестройки частоты
- Плавная регулировка частоты
- Постоянство амплитуды выходного сигнала
Недостаток — сложность схемы из-за наличия двух ВЧ генераторов и смесителя.
Высокочастотные генераторы: принципы работы и применение
Высокочастотные (ВЧ) генераторы вырабатывают сигналы с частотой от сотен кГц до сотен МГц. Как устроены ВЧ генераторы?
Основой ВЧ генератора является колебательный LC-контур. Частота генерации определяется по формуле:
f = 1 / (2π√LC)
где L — индуктивность катушки, C — емкость конденсатора.
Для стабилизации частоты в ВЧ генераторах часто применяют кварцевые резонаторы. Кварцевый резонатор обеспечивает высокую стабильность частоты (до 10^-6 — 10^-8).
Синтезаторы частоты
Для получения сетки стабильных частот в широком диапазоне применяют синтезаторы частоты. Как работает синтезатор частоты?
Основные блоки синтезатора:
- Опорный кварцевый генератор
- Блок опорных частот (делители, умножители)
- Блок синтеза выходной частоты
Выходная частота синтезатора получается путем преобразований опорной частоты. Это обеспечивает высокую стабильность и широкий диапазон перестройки частоты.
Импульсные генераторы: принцип действия и области применения
Импульсные генераторы вырабатывают сигналы прямоугольной, треугольной или пилообразной формы. Как работает импульсный генератор?
Основные блоки импульсного генератора:
- Задающий генератор — формирует импульсы запуска
- Блок задержки — обеспечивает временной сдвиг
- Блок формирования основных импульсов
- Выходные каскады
Импульсные генераторы позволяют регулировать частоту следования, длительность и амплитуду импульсов. Они широко применяются для тестирования цифровых устройств, радиолокации, измерительной техники.
Применение генераторов сигналов в электронике и радиотехнике
Генераторы электрических сигналов находят широкое применение в различных областях техники. Для чего используются генераторы?
- Настройка и проверка радиоаппаратуры
- Тестирование электронных устройств
- Измерение параметров электрических цепей
- Модуляция сигналов в системах связи
- Формирование сигналов синхронизации в цифровых системах
- Генерация звуковых сигналов в аудиотехнике
В зависимости от назначения, генераторы могут иметь различные характеристики по диапазону частот, стабильности, уровню выходного сигнала и т.д.
Высокочастотные генераторы для индукционного нагрева
Особый класс ВЧ генераторов применяется для индукционного нагрева металлов. Как работают такие генераторы?
Принцип действия основан на нагреве металла вихревыми токами, индуцированными переменным магнитным полем. ВЧ генератор создает мощные токи в индукторе, который помещается вокруг нагреваемой детали.
Основные параметры ВЧ генераторов для индукционного нагрева:
- Выходная мощность — от десятков кВт до единиц МВт
- Рабочая частота — от десятков кГц до единиц МГц
- КПД — до 90-95%
Индукционный нагрев применяется для закалки, пайки, плавки металлов в промышленности.
Измерительные генераторы сигналов: особенности и характеристики
Измерительные генераторы сигналов — это прецизионные источники сигналов с нормированными параметрами. Какими характеристиками обладают такие генераторы?
- Высокая стабильность частоты и амплитуды
- Низкий уровень гармоник и шумов
- Широкий диапазон регулировки частоты и уровня
- Возможность модуляции сигнала
- Наличие цифровой индикации параметров
Измерительные генераторы применяются для калибровки и поверки радиоизмерительных приборов, настройки радиоаппаратуры, проведения исследований и испытаний.
Современные измерительные генераторы строятся на основе синтезаторов частоты, что обеспечивает высокую точность и стабильность параметров сигнала.
84. Генераторы низкой частоты на биениях
В ряде устройств, связанных с геофизической разведкой, лабораторными исследованиями, измерительными схемами, применяются генераторы гармонических колебаний звуковых частот (10–30 Гц / 15 – < 20 кГц).
Рассмотренные генераторы типа LС мало пригодны для генерации колебаний звуковых частот, так как при этих частотах колебательный контур должен обладать очень большой индуктивностью L или емкостью С.
В первом случае одновременно с L растет активное сопротивление контура R, а добротность контура Q = ω0L / R при этом убывает.
Во втором случае рост емкости уменьшает величину характеристического сопротивления контура
, что также приводит к снижению добротности.
Уменьшение добротности контура приводит
к уменьшению стабильности частоты
генератора. Перестройка контура для
изменения частоты в пределах указанного
диапазона требует плавного изменения
индуктивности или емкости в 104–106 раз.
Рис. 86. Структурная схема генератора на биениях:
а) гетеродин с постоянной частотой;
б) гетеродин с переменной частотой;
в) преобразователь частоты; г) усилитель
Для генерации колебаний звуковых частот используются два высокочастотных генератора типа LС, образующих генератор на биениях (рис. 86).
Один из генераторов типа LС настроен на постоянную частоту f1, а другой имеет плавную настройку, и его частота f2 может изменяться от f1 до f2. Обычно f1 = 200 кГц, а f2 изменяется в пределах 200–180 кГц.
В
случае необходимости это напряжение
усиливается. Так как разностная частота
f3 соответствует частоте биений
высокочастотных колебаний, то такой
генератор называют генератором на
биениях.
Генераторы на биениях не дают стабильных по частоте колебаний, так как если частота одного из гетеродинов отклоняется на ∆f от своего номинального значения, то на такую же величину изменяется частота биений.
Хотя по отношению к частоте гетеродина величина ∆f может быть очень малой, она может оказаться недопустимо большой относительно частоты биений.
Например, при f1 = 200 кГц и f3 = 40 кГц и относительно малой нестабильности гетеродина, равной 0,001 % ∆ f составит 2 Гц. При этом относительное отклонение частоты
Для получения постоянного тока, необходимого для питания разнообразных схем электроники, зарядки аккумуляторов и других целей, широко применяются выпрямительные устройства, преобразующие энергию переменного тока в энергию постоянного тока.
Выпрямительное устройство, или выпрямитель, содержит три основных элемента (рис. 87): трансформатор 1, электрический вентиль 2 и фильтр 3.
Трансформатор
изменяет величину переменного напряжения,
получаемого от источника питания,
приводя ее в соответствие с требуемой
величиной выпрямленного напряжения.
Когда величина напряжения источника питания соответствует требующемуся выпрямленному напряжению, необходимость в трансформаторе отпадает.
Вентиль осуществляет основную функцию выпрямителя – преобразует переменный ток в постоянный.
В качестве вентилей в выпрямителях применяют электронные лампы – кенотроны, полупроводниковые диоды (селеновые, меднозакисные, германиевые и кремниевые), а также ионные приборы.
Фильтр служит для сглаживания пульсаций выпрямленного тока (напряжения) на выходе выпрямителя.
Выпрямители, применяемые в геофизических устройствах, рассчитаны на малые мощности (порядка десятков и сотен ватт) и работают от однофазной сети.
Такие выпрямители называются однофазными
Они делятся на:
1) однополупериодные, в которых ток может проходить через вентиль каждый период переменного напряжения только в течение одной половины периода;
2) двухполупериодные, в которых ток проходит через вентили в течение обоих полупериодов.
В
выпрямителях геофизической аппаратуры
обычно используются электронные и
полупроводниковые вентили.
18. Измерительные генераторы синусоидальных сигналов lc-типа.
При включении питания в контуре LC благодаря заряду и последующему разряду конденсатора через катушку возникает эл/маг колебание с частотой f, которая определяется по формуле:
f=
Таким образом f генератора LC- типа определяется величинами индуктивности и ёмкости колебаний контура. Регулировка таких генераторов осуществляется переключением фиксированных значений L и C, обеспечивающих некоторое фиксированное значение частоты, либо путём ступенчатых и плавных изменений величин L и C для всего диапазона вырабатываемых частот.
19. Измерительные генераторы синусоидальных сигналов на биениях.
Напряжение
низкой частоты в таких генераторах
получается при сменивании 2 близких по
частоте высокочастотных напряжений,
с последовательным выделением напр
разностной частоты(биений). Напряжение
U1
с фиксированной частотой f1
смешивается напр G2,
частоты которого f2
меняется от f1
до f1+F,
где F-наиб
частота рабочего диапазона прибора.
Модулятор смешивает напряжение этих 2-х частот и на его выходе получается напр комбинационных частот, в том числе и напр промежуточной частоты=f2-f1.
Напряжение этой частоты выделяется в ФПЧ напр от других частот этим фильтром не пропускается, затем сигнал усиливается и поступает на выходное устройство.
Достоинства: плавность перестройки частоты, широкий диапазон вырабатываемых частот, постоянство выходной мощности.
Постоянство выходной мощности при изменении частоты сигнала и высокая стабильность частоты.
Недостаток: сложность построения схемы.
20. Измерительные генераторы импульсных сигналов. Структурная схема генератора импульсных сигналов, назначение блоков прибора.
Задающий генератор- вырабатывает импульсы с определенной частотой, которые используются для запуска блока задержки и блоки формирования основных импульсов.
Задающий
генератор- может работать в непрерывном
или ждущем режиме при работе запускающего
импульса, которые формируются каскадом
внешнего типа.
Блок задержки- выдаёт импульсы отстающие во времени под запускающими.
Блок формирования основных импульсов- вырабатывает прямоугольные импульсы требуемой длительности и формы, и позволяет устанавливать нужную длительность.
Выходные каскады- представляет собой широкополосный усилитель мощности, который служит для увеличения амплитуды основных импульсов до необходимого значения их полярности, а так же для согласования блоков формирования основных импульсов с нагрузкой.
Делитель напряжения- представляет собой ступенчатый аттенюатор, который производит ослабление сигнала ступенями по 10 дБ на 40-100 дБ и служит для уменьшения амплитуды импульсов.
Измерительный блок- предназначен для измерения установленного значения амплитуды выходного сигнала и представляет собой импульсный вольтметр.
Блок питания- преобразовывает напряжение сети переменного тока в напряжение сети постоянного тока и обеспечивает питание всех блоков генератора.
21. Синтезаторы частоты.
Структурная схема синтезатора частоты, назначение блоков, принцип его действия.Для получения синусоидальных напряжений с частотами порядка 0,1 – 20 МГц в технике проводной связи применяют измерительные генераторы с кварцевой стабилизацией частоты, которые имеют малую погрешность (до 10–6) и высокую стабильность частоты. В таких генераторах с помощью кварцевого резонатора стабилизируется обычно одна, основная (опорная) частота. Чтобы получить ряд стабилизированных частот, используют два способа. При одном из них выходной сигнал формируется из основной, стабилизированной кварцем, частоты путем многократного ее деления, умножения и преобразования; при другом – выходной сигнал получается от генератора LC или RC, частота которого автоматически подстраивается по частотеопорного генератора с кварцевой стабилизацией.
Основным
блоком генератора с кварцевой стабилизацией
является синтезатор частоты, который
представляет собой источник синусоидального
напряжения, выходная частота которого
получается в результате преобразования
частоты опорного высокостабильного
генератора.
В общем виде синтезатор частоты состоит из опорного генератора с кварцевой стабилизацией, блока опорных частот, содержащего в простейшем случае делители, умножители и преобразователи частоты, и блока синтеза частот, в котором создаются выходные сигналы (см. рисунок 1).
Рисунок 1 – Структурная схема синтезатора частоты
Опорный генератор вырабатывает основную частоту f0, которая поступает на блок опорных частот. Блок опорных частот формирует из сигнала опорного генератора несколько (ряд) сигналов с фиксированными частотами f1…fn за счет применения делителей и умножителей частоты. Эти частоты одновременно поступают на блок синтеза частот.
Блок
синтеза вырабатывает на выходе сигнал
с требуемым значением частоты (набор
частот с заданной дискретностью в
заданном диапазоне). Основным элементом
блока синтеза является частотная декада,
состоящая из узлов, выполняющих сложение
или вычитание опорных частот, и фильтров
с фиксированной и переменной частотой
настройки.
Частотная декада преобразует
одну из опорных частот в несколько
частот в пределах одного десятичного
разряда. Выходные сигналы с заданной
частотой образуется при включении
последовательности частотных декад.
Таким образом, формируется сетка частот
синтезатора.
ВЧ-генераторы CUSTOM LINE для индукционного нагрева
ВЧ-генераторы CUSTOM LINE
Название «CUSTOM» уже говорит само за себя: ВЧ-генераторы этой серии настроены именно для соответствующей производственной задачи. Их мощность ВЧ колеблется от 100 до 1500 кВт. Диапазон частот от 80 до 400 кГц.
Асинхронные генераторы с высокой удельной мощностью
Благодаря этому возможны многочисленные комбинации мощности и частоты, что является ключевым условием эффективного индукционного нагрева. Индукционные генераторы eldec также обеспечивают высокоточное дозирование энергии, что гарантирует воспроизводимость процесса.
Кроме того, ВЧ-генераторы CUSTOM LINE доступны с широким набором опций: предложения включают в себя пучки шлангов различной длины, интерфейс Profibus, контроль температуры на основе пирометра, а также кабельную коробку с нагревательным кабелем для термоусадки.
Имея это в виду, легко увидеть, что в конечном итоге система в целом будет идеально согласована с индуктивной задачей вплоть до мельчайших деталей.
То же самое относится и к выходам асинхронных генераторов. Доступны одиночные или множественные выходы (двойной, счетверенный, тройной, до восьми). Кстати: eldec также предлагает подходящую пассивную или активную систему водяного охлаждения для ВЧ-генераторов CUSTOM LINE.
ВЧ-генераторы CUSTOM LINE
Преимущества:
- Энергосберегающая технология
- Высокая удельная мощность
- Несколько вариантов выхода
- Не требует обслуживания
- Упрощенная эксплуатация и обращение 9 0020
- Точное дозирование энергии
Опции:
- Напряжение питания 200 В, 380 В, 400 В, 480 В, 560 В
- Пучок шлангов длиной до 15 м
- Интерфейс Profibus
- Переключение коаксиальной обмотки
- Контроль замыкания на землю
- Контроллер энергии
- Пирометр контроля температуры
- Регистратор температуры
- Ножной переключатель/педаль
- Паяльник
- Индикаторы тока и напряжения
- Системы охлаждения по запросу
- eQC
Технические данные CUSTOM LINE HF
Корпус шкафа управления HFG, мощность 100 – 1500 кВт
Диапазоны ВЧ: 80 – 400 кГц
| Тип / Номинальная мощность | Подключение к сети + 10% 50/60 Гц | Требуемая охлаждающая вода без индуктора | Генератор Размеры | Вес | Коаксиальный/выход трансформатор размер.  | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| V | A | л/мин | Ш x В x Г мм | кг | Ш x В x Г мм 9 0095 | |
| HFG 100 | 3 x 400 | 300 | 60 | 1000 x 2100 x 600 | 250 | 295 x 230 x 410 |
| HFG 150 | 3 x 400 | 300 | 65 | 1000 x 2100 x 600 | 300 | 386 x 510 x 500 |
| HFG 200 | 3 x 400 | 400 | 9 0094 701000 x 2100 x 600 | 310 | 550 x 400 x 550 | |
| ХФГ 250 | 3 x 400 | 500 | 75 | 1000 x 2100 x 600 | 320 | По запросу | 90 089
| HFG 300 | 3 x 400 | 630 | 80 | 1400 x 1980 x 600 | 450 | По запросу |
| HFG 400 | 3 x 400 | 800 90 095 | 100 | 1400 x 1980 x 600 | 550 | По запросу |
| HFG 500 | 3 x 400 | 1000 | 120 | 1400 x 1980 x 600 9009 5 | 700 | По запросу |
| HFG 600 | 3 x 400 | 1200 | 140 | 2000 x 2000 x 1200 | 800 | По запросу |
| HFG 700 900 95 | 3 x 400 | 1400 | 160 | 2000 x 2000 x 1200 | 820 | По запросу |
| HFG 800 | 3 x 400 | 1400 | 9 0181 2002000 x 2000 x 1200 | 950 | По запросу | |
| HFG 1000 | 3 x 400 | 2000 | 250 | 2000 x 2000 x 1200 | 1100 | По запросу | HFG 1500 | 3 x 400 | 3000 | 350 | 2000 x 2000 x 1200 | 1200 | По запросу |
Запрос
Запрос продукта Имя, Компания* 9 0003 E-Mail* СтранаАнголаАндорраАргентинаАвстралияАвстрияАзербайджанБельгияБолгарияБелизБоливияБразилияБахрейнБотсванаКанадаШвейцарияЧилиКитайКот-д’ИвуарКанерунКолумбияКоста-РикаКубаКипр Чешская РеспубликаГерманияДанияАлжирЭквадорЕгипетИспанияЭстонияФинляндияФранцияФарерские островаВеликобритания ( Великобритания)ГрузияГанаГамбияГрецияГватемалаГонконгВенгрияИндонезияИндияИрландияИранИракИсландияИзраильИталияЯмайкаИорданияЯпонияКазахстанКенияЮжная КореяЛиванЛиберияЛивияЛихтенштейнЛитваЛюксембургЛатвияМонакоМолдоваМексикаМакедонияМалиМальтаМьянмаМонголияМозамбикМа lawiМалайзияНамибияНигерНигерияНикарагуаНидерландыНорвегияНовая ЗеландияОманПакистанПанамаПеруФилиппиныПольшаПуэрто-РикоПортугалияПарагвайКатарРумынияРоссияСаудовская АравияСуданСенегалСингапурСьерра-ЛеонеСальвадорСан-МариноСомалиСербияСловакияСловенияШвецияТаиландТринидад и ТобагоТунисТурция АйванТанзанияУгандаУкраинаУругвайСША (США)УзбекистанВенесуэлаВьетнамЙемен
Запрос Я согласен с тем, что eldec Induction GmbH может хранить мои личные данные, чтобы иметь возможность связаться со мной по электронной почте или телефону (например, для назначения встреч или технических дискуссий) и периодически уведомлять меня о новостях о продуктах, технологиях или события.
Я могу отозвать свое согласие в любое время. Это можно сделать, отправив неофициальное сообщение по адресу: eldec Induction GmbH, Otto-Hahn-Strasse 14, 72280 Dornstetten, Germany или по адресу [email protected].
Не заполняйте это поле!
* Поле должно быть заполнено 9Генераторы 0000 HF от eldec — это надежные источники энергии.ECO LINE HF — Генераторы
Высокочастотные генераторы серии ECO LINE прекрасно подходят практически для любого производственного решения. Они обеспечивают постоянную мощность от 5 до 75 кВт.
ВЧ-генераторы с множеством дополнительных функций
Сочетание усовершенствованной силовой электроники, современной технологии управления и строгого отбора всех компонентов позволяет создать первоклассный высокочастотный генератор. может использоваться как автономное решение или интегрироваться в более крупную систему. В любом случае пользователи получают выгоду от технологии, которая обеспечивает чрезвычайно точное дозирование энергии для повышения согласованности и воспроизводимости производственных процессов.
Еще одним преимуществом является большое разнообразие ВЧ-генераторов ECO LINE с номинальной мощностью от 5 до 150 кВт, частотами от 60 до 400 кГц, несколькими выходами и гибкими вариантами управления.
В целом, ВЧ-генератор ECO LINE практически не требует технического обслуживания, чья чрезвычайная надежность дает немедленные преимущества в плане безотказной работы. Высокая эффективность источника энергии повышает общую эффективность производственной системы во время операций закалки, нагрева или соединения.
ВЧ-генераторы ECO LINE
Преимущества:
- ВЧ-генератор с надежной технологией
- Проверенные компоненты
- Компактный дизайн
- Интуитивное управление
- Все источники энергии eldec могут регулироваться по мощности, току или температуре. Это позволяет наилучшим образом реагировать на индивидуальные требования и условия окружающей среды каждого процесса.
Опции:
- Напряжение питания 200 В, 380 В, 400 В, 480 В, 560 В
- Пучок шлангов длиной до 15 м
- Интерфейс Profibus, Profinet для внешнего управления
- Переключение коаксиальной обмотки
- Контроль замыкания на землю
- Контроллер энергии
- Пирометрический контроль температуры
- Журнал температур ger
- Ножной переключатель/педаль
- Пайка Пистолет
- Индикаторы тока и напряжения
- Системы охлаждения по запросу
Технические данные — мощность HFG 5 – 15 кВт в настольном корпусе
| Тип / Номинальная мощность | Подключение к сети ± 10% 50/60 Гц | Необходимое охлаждение вода без индуктора | Размеры генератора* 9007 4 | Масса | |
|---|---|---|---|---|---|
| В | А | л/мин | Ш x В x Г мм | кг | |
| HFG 5 | 3 x 400 | 10 | 12 | 550 х 340 х 600 | 50 |
| HFG 10 | 3 x 400 | 20 | 12 | 550 x 340 x 600 | 50 |
| HFG 15 | 3 x 400 | 32 | 12 | 550 x 340 x 600 | 50 |
