Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis pictus 21. století

OB21-OP-EL-ELKM-JANC-M-3-015 Generátory OB21-OP-EL-ELKM-JANC-M-3-015

Generátory Používají se k výrobě střídavého elektrického napětí, které potřebujeme např, ke zjišťování zesílení, útlumu, zkreslení, kmitočtu, šířky pásma, impedance apod. Generátory dodávají napětí až desítek voltů, jehož velikost lze regulovat od 1 µV. Musí mít definované vlastnosti a zaručovanou přesnost.

Generátory Podle vyráběného kmitočtu, který je rovněž nařiditelný, dělíme generátory na: nízkofrekvenční – dávají napětí s kmitočty do 20 000 Hz středofrekvenční – dávají napětí s kmitočty 10 kHz až 500 kHz vysokofrekvenční – dávají napětí s kmitočty až stovek MHz a někdy i vyššími

Generátory Generátory signálu je možné dělit se na skupiny podle tvaru časového průběhu generovaného signálu: Zdroje stejnosměrného napětí Generátory harmonických a modulovaných kvaziharmonických signálů Generátory neharmonických signálů (impulsové generátory, generátory pilovitých, trojúhelníkových a schodových průběhů) Generátory obecných průběhů definovaných uživatelem Šumové generátory

Generátory Průběh kmitů bývá nejčastěji sínusový, ale používají se také generátory s kmity obdélníkovými. Pro některá měření se musí výstupní napětí generátoru modulovat. Pro měření na rozhlasových přijímačích je tato modulace amplitudová s hloubkou modulace 30%, pro vyšší kmitočty bývá také kmitočtová.

Generátory Modulační napětí se vyrábí buď v generátoru, nebo se k němu přivádí z vnějšího zdroje. Základem generátoru je oscilátor, osazený dnes většinou polovodičovými součástkami jako jsou tranzistory a operační zesilovače. Konstrukce oscilátoru závisí na požadovaném průběhu kmitů.

Generátory Podle toho z jakých principů vychází průběh generovaného signálu, tedy podle konstrukce můžeme generátory signálu rozdělit na: Generátory RC Generátory LC Generátory řízené krystalem Záznějové generátory Funkční generátory Syntezátory

Požadavky kladené na generátory spektrální čistota (tzn. že sinusový, obdélníkový, pilovitý atd. signál je čistě sinusový, obdélníkový, pilovitý atd., tj. obsahuje jen ty harmonické (sinusové) frekvence, které odpovídají teorii) pro dosažení vysoké spektrální čistoty sinusového průběhu je stále nejvhodnější RC oscilátor - užívá se v tónových a některých signálních generátorech

Požadavky kladené na generátory frekvenční stálost a přesnost: užívají se krystalově řízené oscilátory nebo frekvenční syntetizéry frekvenční stálost se obvykle udává za dobu 24 hod. a 1 rok; - správné zapojení oscilátoru pro daný případ - pečlivé zhotovení: - výběr součástek - tepelně nezávislé, mechanicky nenamáhané - stabilita napájecího napětí - laditelnost kmitočtu – požadujeme přesné ocejchování stupnice - spolehlivý ladicí mechanismus s možností regulace -pomocí třecího posuvu -převod ozubeným soukolím

Požadavky kladené na generátory veliký frekvenční rozsah typický nejméně 4 řády, u funkčních generátorů podstatně větší (např. 1 mHz až 10 MHz) dosahuje se přepínáním ladicích součástek (u syntetizérů dělením frekvence) pro velký rozsah v každé poloze se dříve používaly záznějové generátory (směšování dvou frekvencí)

Požadavky kladené na generátory definované a přesné výstupní napětí požadavek na výstupní napětí a impedanci realizuje výkonový zesilovač a výstupní dělič (atenuátor; attenuate = zeslabit) udávané výstupní napětí platí ovšem většinou jen při dodržení předepsané zatěžovací impedance

Požadavky kladené na generátory definovatelná (a měnitelná - stupňovitě: 50, 300, 600, 1200 , nebo plynule) výstupní impedance větší množství různých generovaných průběhů (sinus, obdélník, trojúhelník, ..., bílý šum)

Oscilátory sínusových kmitů K výrobě sínusových kmitů v generátorech se používají oscilátory, a to: typu LC (zpětnovazební, Coelpicův, Harlentův) RC - kmitočet určuje hodnota R a C(s posuvem fáze, jako Wienův zpětnovazební člen), oscilátor záznějový, řízené krystalem.

Oscilátory sínusových kmitů Obr.1. Blokové schéma generátoru

Oscilátory sínusových kmitů Podmínka oscilace a) fázová – součet fázových posunů zesilovače a obvodů zpětné vazby je 2k kde k je přirozené číslo b) amplitudová – přenos zpětnovazební smyčky je roven jedné.

Oscilátory sínusových kmitů Oscilátory LC jsou založeny na činnosti kmitavého obvodu, který vznikne paralelním spojením cívky a kondenzátoru. Spojíme-li nabitý kondenzátor C s cívkou L, bude se kondenzátor přes cívku střídavě vybíjet a nabíjet sínusovým proudem I, tj. vzniknou kmity. Následkem ztrát v obvodu to budou kmity tlumené, které po určité době zaniknou.

Oscilátory sínusových kmitů Jejich kmitočet závisí na indukčnosti cívky i kapacitě kondenzátoru a vypočítá se podle Thomsonova vzorce Budeme-li ztráty elektrické energie v kmitavém obvodu nahrazovat, vzniknou kmity netlumené a obvod bude kmitat stále. Ztracenou elektrickou energii doplňujeme do kmitavého obvodu ze stejnosměrného zdroje polovodičovým prvkem, jehož činnost je tímto obvodem řízena.

Oscilátory sínusových kmitů V oscilátorech RC není klasický rezonanční obvod, ale ke kmitání oscilátoru dochází splněním podmínek pro vznik oscilací pomocí kladné zpětné vazby. Ta se uzavírá přes selektivní RC článek, který určuje kmitočet oscilátoru. Vztah pro kmitočet těchto oscilátorů mívá nejčastěji tvar: Tyto oscilátory jsou snadno přeladitelné, protože jejich kmitočet je lineární funkcí časové konstanty RC.

Děkuji za pozornost Ing. Ladislav Jančařík

Literatura E. Vitejček a V. Hos: Elektrické měření, SNTL Praha 1979 V. Fajt a kol.: Elektrická měření, SNTL Praha 1987 L. Bejček a kol.: Měření v elektrotechnice, FEKT VUT Brno 2003