Генераторы сигналов произвольной формы реферат

Обновлено: 02.07.2024

Устройства, генерирующие электрические сигналы широко используются в различных областях науки и техники. Измерительные генераторы применяются при проверке и настройке различных приборов, определении частотных характеристик схем, например усилителей, и т. д. Измерительные генераторы бывают разных типов и, как правило, каждый из них выполняет несколько функций.

Классифицировать измерительные генераторы (ИГ) можно по многим признакам: по форме выходного сигнала они могут быть подразделены на генераторы гармонических колебаний, генераторы прямоугольных импульсов, генераторы импульсов треугольной формы и др.; по назначению они делятся на генераторы: сигналов низких частот (инфразвуковых и звуковых частот) Г3 . ; сигналов высоких частот (высоких и сверхвысоких ) Г4 … ; импульсов Г5 … ; шумовых сигналов Г2 … ; сигналов специальной формы Г6 … ; качающейся частоты (свип-генераторы) Г8 … .

Генераторы гармонических колебаний, как в звуковом, так и в высокочастотном диапазоне, которые обеспечивают генерацию высокостабильной фиксированной частоты, называют задающими генераторами.

Генераторами сигналов часто называют модулирующие устройства.

Генераторы функций вырабатывают на выходе сигналы разной формы: синусоидальной, прямоугольной и др. Они обычно имеют более низкие характеристики, чем специализированные генераторы.

Генераторы частот бывают двух типов: 1) автогенераторы, у которых сигнал на выходе можно непрерывно перестраивать в пределах диапазона частот механическим или электронным методом. Они имеют хорошие общие характеристики, но точность и стабильность частоты относительно невелики. Погрешность установки частот в подобных схемах определяется качеством исполнения задающего генератора и способами перестройки элементов частотно-избирательных цепей. Обычно эта погрешность составляет (0,5-2,5) %; 2) синтезаторы частот, у которых источником выходного сигнала служит генератор высокостабильной фиксированной частоты, а частотный диапазон перекрывается несколькими последовательными операциями. В синтезаторах можно существенно понизить погрешность установки частоты.

Важнейшими параметрами измерительных генераторов являются: диапазон частот выходного сигнала (частотный диапазон); параметры, характеризующие форму выходного сигнала; погрешность установки частоты; погрешность установки выходного напряжения; выходная мощность или выходное напряжение; выходное полное сопротивление.

Частотный диапазон генераторов лежит от сотых долей герца (лабораторные приборы работают от 0,00005 Гц) до частот СВЧ - диапазона. Широкодиапазонные генераторы обычно выполняются с несколькими поддиапазонами.

Форма выходного сигнала для различных генераторов характеризуется различными параметрами. Генераторы синусоидального сигнала характеризуются коэффициентом нелинейных искажений.

Для генераторов прямоугольных импульсов указывается длительность фронта и спада импульса, величина выбросов на вершине импульса и после его окончания, величина спада плоской вершины импульса.

К параметрам генераторов относится также и неравномерность частотной характеристики, которая показывает величину изменения выходного сигнала при изменении частоты.

Погрешность установки частоты определяется по двучленной формуле вида ±(аf + b) Гц, где f - частота выходного сигнала.

В генераторах может нормироваться также уход частоты после прогрева генератора. Стабильность частоты зависит от старения элементов, температурного дрейфа, изменений в источнике питания.

Стабильность амплитуды характеризует изменение амплитуды сигнала со временем при фиксированной частоте. Погрешность установки выходного сигнала определяется погрешностью вольтметра на выходе генератора и погрешностью аттенюатора.

Для достижения требуемого полного выходного сопротивления к генератору может подключаться последовательно добавочные сопротивления. Многие генераторы имеют 600-омный выходной аттенюатор.

Измерительные генераторы должны иметь широкие пределы изменения выходного напряжения (мощности), высокую стабильность выходного сигнала, хорошую экранировку, низкий уровень шумов на выходе.

Генераторы всех типов состоят в основном из следующих частей: задающего генератора, преобразователя, выходного и измерительных устройств.

Задающий генератор (ЗГ) 1, который является источником колебаний, вырабатывает сигнал заданной формы и частоты. От качества задающего генератора зависят основные метрологические характеристики всего генератора.

Преобразователь (Пр) 2 выполняет различные функции. Он может повышать энергетический уровень сигнала ЗГ (усилитель напряжения или мощности), формировать определенную форму (модулятор), образовывать сетку частот в синтезаторах (умножитель, делитель и преобразователь частоты), кодовые комбинации импульсов и др.

Выходное устройство (ВУ) 3 позволяет регулировать уровень выходного сигнала ИГ и изменять его выходное сопротивление, изменять полярность выходных импульсов и др. В составе ВУ могут быть аттенюатор, согласующий трансформатор, повторитель и т. п.

Измерительные устройства (ИУ) 4 обеспечивают установку параметров генерируемых сигналов с нормированной погрешностью. Функцию измерительных устройств могут выполнять отсчетные устройства функциональных узлов ИГ (например, частотные шкалы задающих генераторов, шкалы ослаблений аттенюаторов и др.) или встроенные измерительные приборы (вольтметры или ваттметры, частотомеры, осциллографические индикаторы и др.).

Генераторы гармонических колебаний строятся по различным схемам и их можно разделить на низкочастотные ИГ (20 Гц – 300 кГц), высокочастотные (30 кГц – 300 МГц), сверхвысокочастотные (свыше 300 МГц). К источникам гармонических сигналов относятся также генераторы качающейся частоты (ГКЧ) и синтезаторы частот.

Особенностью генератора качающейся частоты является автоматическое изменение (качание) частоты.

Генераторы гармонических сигналов состоят в основном из трех частей: задающего генератора, усилителя мощности и цепи обратной связи, которая вводится с целью компенсации потерь в схеме генерации (часть энергии с выхода усилителя передается обратно на вход). Если коэффициент усиления равен k, а коэффициент обратной связи b, то для генерации нужно, чтобы выполнялись два условия, называемые условиями Баркгаузена. Во-первых, усиление kb в петле обратной связи должно быть равно единице, во-вторых, фазовый сдвиг между входным напряжением и напряжением обратной связи должен быть равен нулю. Усилитель с нечетным числом каскадов дает фазовый сдвиг 180 0, поэтому цепь обратной связи должна также обеспечивать фазовый сдвиг180 0 на частоте генерации.

Генераторы импульсов разделяются по форме выходных импульсов, которая может быть прямоугольной, треугольной, пилообразной и т.д. Наиболее распространены генераторы импульсов прямоугольной формы.

Задающий генератор (ЗГ) вырабатывает импульсы в заданном интервале частот, которые поступают на формирователь импульсов (Ф1). Сформированные импульсы выводятся для синхронизации внешних устройств (осциллографов, генераторов и т.д.) и поступают на вход устройства задержки (УЗ). Задержанные импульсы служат для запуска формирователя импульсов (Ф2). Формирователь Ф2 вырабатывает импульсы определенной формы и требуемой длительности. Эти импульсы усиливаются выходным усилителем (ВУ). Амплитуда импульсов измеряется пиковым вольтметром (В). Установка, и изменение амплитуды импульсов обеспечивается с помощью выходного аттенюатора АТ.

В ряде случаев возникает необходимость генерировать импульсы синхронно с воздействием на измерительный генератор внешних пусковых сигналов. В этом случае генератор импульсов с помощью ключа SA переводится в режим внешнего запуска.

В качестве ЗГ в генераторах импульсов используются: блокинг-генераторы, мультивибраторы, RC- и LC – генераторы. Для генерирования прямоугольных импульсов часто используются интегральные микросхемы (таймеры).

К основным характеристикам генераторов случайных сигналов относятся: спектральная плотность S0(ω) и номинальная корреляционная функция R0(τ) выходного сигнала; ширина спектра , определяемая разностью крайних частот диапазона, в котором отклонение спектральной плотности от заданной не превышает допустимого значения; номинальный интегральный закон распределения мгновенных значений выходного сигнала F0(х) или его числовые характеристики; среднее квадратическое отклонение s0, максимальное значение выходного напряжения UШ; пиковый коэффициент UШ/ s0 и др.

Отличие состоит в задающем генераторе, который вырабатывает шумовой сигнал с равномерной спектральной плотностью в заданном интервале частот.

В генераторах случайных сигналов в качестве вольтметра используется вольтметры действующих значений с большим временем усреднения, которое определяется заданным диапазоном частот выходного сигнала и погрешностью измерения.

В качестве задающих генераторов используются источники вырабатывающие аналоговый шумовой сигнал, которые могут быть электромеханическими, радиоактивными и электронными.

Электромеханические источники конструктивно сложны и дают узкую ширину спектра выходного сигнала.

Радиоактивные обладают сложностью конструкции и нестационарностью выходного сигнала, обусловленной снижением активности радиоактивного элемента во времени. Кроме того, при их использовании нужна биологическая защита от радиоактивного излучения.

Наибольшее распространение получили электронные источники шума, к которым относятся резисторы, электронные лампы, газоразрядные трубки, полупроводниковые шумовые диоды.

Металлические резисторы используются в высокочастотных генераторах случайных сигналов. Спектральная плотность металлических резисторов равномерна в диапазоне частот до 1010 Гц и выше.

В диапазоне низких частот используются непроволочные резисторы, многосеточные лампы и стабилитроны.

Используемые полупроводниковые шумовые диоды имеют спектральную плотность (10-11 – 10-9 ) В2/Гц и ширину спектра (1 – 3,5 МГц). Но они характеризуются сильной температурной зависимостью спектральной плотности (-1,1% / C0).

Генераторы с преобразованием спектра высокочастотного шума характеризуются равномерным и достаточно интенсивным спектром в области низких и инфранизких частот и получили наибольшее распространении.

Преобразование спектра шума может осуществляться двумя способами: гетеродированием и нелинейным преобразованием.

Характеристики генераторов случайных сигналов зависят от многих параметров схемы и поэтому трудно обеспечить малые погрешности параметров выходного сигнала.

Основой структурного построения генераторов на биениях являются два высокочастотных маломощных генератора (рис. 1.11). Один генератор работает на фиксированной опорной частоте /0, а частоту /пл второго задающего генератора можно плавно изменять в заданном диапазоне частот. Сигналы задающих генераторов усиливаются отдельными усилителями, что исключает влияние генераторов друг на друга. При подаче… Читать ещё >

Генераторы электрических сигналов ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Генераторы электрических сигналов, используемые при реализации СИ различного назначения, можно разделить на две группы:

— задающие генераторы, предназначенные для выработки высокостабильных электрических синусоидальных сигналов или сигналов сложной формы;
— релаксационные генераторы сигналов в основном импульсной и пилообразной формы, предназначенные для выполнения различных преобразовательных функций.

Задающие генераторы, используемые в измерительной технике, по схемной реализации подразделяются на RC- и LC-генераторы и генераторы на биениях.

/?С-генераторы нашли наибольшее распространение в диапазоне до 300 кГц. Эго объясняется возможностью получения напряжения синусоидальной формы с низким коэффициентом гармоник в указанном диапазоне частот при сравнительно простых схемно-конструктивных решениях.

Принципы построения и функционирования AC-генераторов детально анализируются в специальных курсах. В данном учебном пособии рассмотрены лишь общие положения и особенности.

AC-генераторы обычно выполняют по схеме резистивно-емкостного усилителя, охваченного положительной частотно-зависимой и отрицательной частотно-независимой обратными связями.

Положительная обратная связь обеспечивает генерацию колебаний определенной частоты, а отрицательная — стабилизирует работу генератора во всем диапазоне генерируемых частот. Цепи положительной и отрицательной обратных связей обычно сбалансированы таким образом, что в замкнутом кольце устанавливается стационарный режим автоколебаний, минимальное значение которых не выходит за границу линейного участка вольтамперной характеристики усилителя.

Благодаря этому генерируемые колебания синусоидальной формы оказываются постоянными по амплитуде при перестройке частоты и имеют низкий уровень нелинейных искажений (до 1%).

В качестве активных элементов в AC-генераторах используют операционные усилители.

Генераторы типа LC наибольшее применение находят на высоких частотах. Частота генерируемых колебаний определяется выражением.

где С — емкость, [Ф];

L — индуктивность, [Гн1;

Q — добротность контура.

При высокой добротности колебательного контура выражение (1.9) вырождается в.

Следует отметить, что на низких частотах колебательная система таких генераторов оказывается громоздкой.

Высокая стабильность частоты генерируемых колебаний в регенераторах обеспечивается обычно за счет использования кварцевых резонаторов, параметрическими мерами (термокомпенсация, развязка питания и др.), термостатированием (помещением элементов схемы в объем с постоянным температурным режимом). При использовании всех указанных мер относительная нестабильность PCгенератора может быть снижена до 10″" ("https://referat.bookap.info", 6).

Коэффициент гармоник, характеризующий форму генерируемого синусоидального сигнала, обычно составляет в РС-генераторах 1 …2%.

Схемно PC-генераторы обычно реализуют по трехточечной схеме, одно из сопротивлений которой образуется кварцевым резонатором.

Частота собственных колебаний кварца в измерительной технике выбирается обычно кратной десяти (100 кГц, 1 МГц, 5 МГц и т. д. ).

В диапазоне частот 300…3000 МГц и выше колебательная система в РС-генераторах выполняется с использованием отрезков коаксиальных или волноводных линий.

Генераторы на биениях, как и /?С-генераторы, нашли применение в низкочастотном диапазоне частот. Это объясняется в основном двумя достоинствами таких генераторов:

— высокой стабильностью колебаний по уровню, т. е. малой зависимостью выходного уровня сигнала от частоты;
— непрерывным перекрытием всего диапазона частот генерируемых колебаний без коммутации.

Основой структурного построения генераторов на биениях являются два высокочастотных маломощных генератора (рис. 1.11). Один генератор работает на фиксированной опорной частоте /₀, а частоту /_пл второго задающего генератора можно плавно изменять в заданном диапазоне частот. Сигналы задающих генераторов усиливаются отдельными усилителями, что исключает влияние генераторов друг на друга. При подаче двух колебаний с разными частотами на входы смесителя на его выходе фильтром нижних частот выделяется сигнал разностной частоты F=f> —/_пл.

Например, в измерительном генераторе ГЗ-104 опорная частота /о = 400 кГц, частота f_m второго задающего генератора изменяется в пределах 400…360 кГц. Генерируемый диапазон частот генератора составляет0,02…40 кГц, причем перекрывается одним поворотом ротора конденсатора переменной емкости.

Генераторы линейно изменяющегося (пилообразного) напряжения (ГЛИН) широко используются в различных СИ. С помощью ГЛИН осуществляется представление сигналов в реальном времени, спектральное разложение сигналов и другие функциональные преобразования.

Для создания линейной зависимости напряжения от времени чаще всего используют заряд (или разряд) конденсатора постоянным током. Работу ГЛИН можно пояснить с помощью эквивалентной схемы, приведенной на рис. 1.12.

Рис. 1.12. Эквивалентная схема ГЛИН.

Рис. 1. 11. Структурная схема генератора на биениях.

Напряжение U_c на обкладках конденсатора формируется путем его автоматического переключения с заряда на разряд и наоборот с помощью коммутирующего устройства. В соответствии с этой схемой, в зависимости от соотношения между постоянной времени заряда конденсатора т, = R_SC и постоянной времени его разряда т_р = /?_РС, линейное напряжение может быть получено как в процессе заряда, так и разряда. Кроме того, в зависимости от схемных решений ГЛИН линейное напряжение может быть нарастающим или падающим, положительным или отрицательным.

Пилообразное напряжение характеризуется следующими параметрами (рис. 1.13):

— длительностью прямого хода 7],_р;
— длительностью обратного хода Г_и6р;
— размахом колебания U_m
— периодом повторения Т_п
— коэффициентом нелинейности рабочего участка.

Коэффициент нелинейности рабочего участка определяется относительным изменением крутизны на участке прямого хода:

Важнейшим требованием к ГЛИН является линейность пилообразного напряжения. Для линеаризации указанного напряжения распространение получили следующие способы:

— использование начального участка экспоненциальной кривой заряда конденсатора;
— заряд конденсатора через токостабилизирующее устройство;
— компенсация напряжения заряда конденсатора;
— применение интегрирующих звеньев.

Рис. 1.13. Временная диаграмма пилообразного напряжения

В современных радиоэлектронных изделиях широко используют интегрирующие звенья на основе операционных усилителей (рис. 1.14). Из уравнения интегрирующего звена [2].

Рис. 1.14. Интегратор на ОУ.

для рассматриваемой схемы следует, что при большом значении коэффициента усиления К и при = Е напряжение на выходе является линейной функцией времени:

На основе интегрирующих операционных усилителей разработаны генераторы развертки электронных осциллографов с высокой линейностью.

Генераторы сигналов – приборы, позволяющие получать электрические, акустические и иного рода импульсы. Устройства бывают разных видов — обычно прибор подбирают под конкретную цель. Решающими факторами при выборе могут оказаться форма прибора, его статические функции и энергетические показатели. Устройство применяют в разных сферах — как в медицине, так и в быту (стиральные машины, микроволновки).

Историческая справка

Первый генератор был создан в 1887 году немецким физиком Германом Герцем. Прибор разрабатывался на основе индукционной катушки (или катушки Румкорфа). Он был искровым и вырабатывал электромагнитные волны. Потом история развивалась так:

1913 г. Другой немецкий ученый, Александр Мейснер, создал электронный генератор с ламповым каскадом и общим катодом.
1915 г. Появилась ламповая (или индуктивная) схема. Включение контура было автотрансформаторным, что отличало его от ранних изобретений. Идея принадлежала американскому физику Ральфу Хартли.
1919 г. На этот раз идея снова принадлежит американцам. Ученый Эдвин Колпитц создал устройство на электронной лампочке, подключаемое к колебательному контуру посредством емкостного разделителя напряжения.

Это было лишь начало. Позже инженерами разных стран было создано множество вариаций электронных генераторов.

Как устроен генератор сигналов?

Устройство генерирует импульсы различной природы для замера параметров электронных приборов. Большинство генераторов работает только при наличии входного импульса, амплитуда которого постоянно меняется.

Стандартная модель сигнального генератора состоит из нескольких частей:

Экран на передней панели. Нужен для отслеживания колебаний и управления ими.
Редактор. Расположен в верхней половине экрана. Позволяет выбрать функцию.
Секвенсор. Размещён чуть ниже редактора, дает информацию о частоте колебаний.
Регулятор. Контролирует и настраивает частоту изменений.
Выходы сигналов. Обычно располагаются под экраном в самом низу прибора. Рядом – кнопка включения оборудования.

Смещение сигнала и его амплитуда обычно регулируются 2 кнопками. Работа с файлами происходит через мини-панель. Она дает пользователю просмотреть результаты тестирования или сохранить их для будущего анализа.

Принцип действия

Рассмотрим схему действия на примере простейшего электронного генератора. Есть проводник и магнитное поле, по которому он движется. В качестве проводника обычно используют рамку.

Принцип действия таков:

Рамка крутится внутри поля и пересекает линии магнитной индукции, отчего образуется электродвижущая сила.
Электродвижущая сила воздействует на ток, который начинает двигаться по рамке.
Электроток проникает в наружную цепь за счет контактных колец.

Схема генератора похожа на схему усилителя. Разница в том, что у первого нет источника входного сигнала. Он заменяется сигналом положительной обратной связи (ПОС).

В процессе обратной связи (ОС) часть выходного сигнала направляется на входную цепь. Структура такого импульса задается спецификой цепи обратной связи. Чтобы обеспечить нужную периодичность колебаний, цепи ОС создают на базе LC или RC-цепей. Частота будет зависеть от времени перезарядки конденсатора.

После формировки в цепи ПОС сигнал отправляется на вход усилителя. Там он умножается в несколько раз и поступает на выход. Оттуда часть отправляется на вход посредством цепи ПОС и снова ослабляется, возвращаясь к исходному значению. Благодаря такой схеме внутри устройства поддерживается постоянная амплитуда выходного сигнала.

Как устроен генератор смешанных сигналов?

Принцип действия генератора смешанных импульсов направлен на то, чтобы ускорить образование сигналов и воспроизводить их с максимальной точностью. Передняя панель прибора снабжена органами управления для контроля самых важных и часто изменяемых параметров. Менее востребованные и редко используемые функции можно найти в меню на основном экране.

Регулятором уровня устанавливается амплитуда движения выходного сигнала. Амплитуду и смещение можно регулировать без входа в многоуровневую систему меню.

Отдельный регулятор также позволяет изменить частоту дискретизации путем изменения периодичности выходного сигнала. При этом форму последнего этот настройщик изменить не сможет. Такая функция есть лишь в меню на основном экране редактирования. Форму выбирают при помощи сенсорной панели или мышки. Пользователь открывает нужную страницу и просто заполняет бланк с цифровой клавиатуры или поворотной ручкой.

Виды генераторов сигналов

Приборы различаются по ряду характеристик. Например, по форме сигнала (синусоидальные, прямоугольные, в виде пилы), по частоте (низкочастотные, высокочастотные), по принципу возбуждения (независимое, самовозбуждение). Однако существует несколько основных видов — о них и расскажем подробнее.

Синусоидальный

Прибор усиливает первоначальный синусоидный код в десятки раз. На выходе получается частота до 100 МГц. При этом исходный синус, как правило, не превышает 50 МГц. Генераторы синусоидального импульса активно используют при проверке блоков питания, инверторов и другой высокочастотной техники, а также радиоаппаратуры.

Генератор низкочастотный

Ниже схема самого простого низкочастотного генератора. На ней видно, что в приборе присутствуют переменные резисторы. Они позволяют корректировать форму и частоту сигнала. Изменить силу импульса можно подключенным модулятором KK202.

Такой прибор подойдет для настройки аудиоаппаратуры (звуковых усилителей, проигрывателей). Наиболее доступным вариантом низкочастотного генератора является обычный компьютер. Достаточно скачать драйверы и подключить его к аппаратуре через переходник.

Генератор звуковой частоты

Стандартная конструкция с микросхемами внутри. Напряжение подается в селектор, а сам сигнал генерируется в одной или нескольких микросхемах. Частоту можно настраивать при помощи модуляционного регулятора. Прибор отличается более обширным диапазоном частоты, чем аналоги (до 2000 кГц).

Импульсы произвольной формы

Генераторы с импульсами произвольной формы имеют повышенную точность. Погрешность минимальная — до 3%. Выходной импульс подвергается тонкой регулировке с применением шестиканального селектора. Прибор вырабатывает частоту от 70 Гц.

Устройства делят по степени синхронизации. Зависит она от типа коннектора, который установлен в прибор. Поэтому сигнал может усиливаться за 15-40 ньютон-секунд. Некоторые модели работают на 2 режимах – линейном и логарифмическом. Режим меняется переключателем, за счет чего корректируется амплитуда.

Контроллеры сложных сигналов

В сборке присутствуют только многоканальные селекторы, так как приборы получают импульсы сложной формы. Сигналы многократно усиливаются, режим можно изменить при помощи регулятора. Вариацией такого прибора считается DDS (устройство по схеме прямого цифрового синтеза).

Базовая плата оборудуется микроконтроллерами, которые легко снимаются и ставятся на место. В некоторых моделях можно заменить микроконтроллер одним движением. Если редактор монтированный, ограничители установить нельзя. Прибор генерирует измерительный сигнал мощностью до 2000 кГц с погрешностью до 2%.

Генератор цифрового сигнала

Цифровые генераторы популярны, потому что отличаются высокой точностью. Пользоваться ими удобно, однако они нуждаются в тщательной настройке. Здесь стоят коннекторы KP300, резисторы достигают сопротивления от 4 Ом. Это позволяет добиться предельно допустимого внутреннего напряжения в схеме.

Области применения

Генераторы сигналов используют современные лаборатории разработчиков электронных и измерительных приборов. Одинаковые генераторы могут применяться в кабинетах от начального до продвинутого уровня.

Однако эти функциональные устройства применяют для настройки и тестирования оборудования и в областях, более доступных обывателю. Вот лишь неполный список устройств, которые используют генераторы:

мобильные телефоны, техника для передачи данных, радио- и телеприемники;
вычислительные приборы;
инверторы, источники бесперебойного питания от электричества или импульсов;
бытовые приборы (СВЧ-печи, стиральные и посудомоечные машины);
измерительные приборы (амперметры, вольтметры, осциллографы);
медицинская аппаратура (томографы, электрокардиографы, аппараты УЗИ).

Находчивые пользователи применяют устройства и для иных целей. Например, прибором Tektonix AFG 3000 измеряли емкости, а RStamp SMA100A хорошо показал себя в регулировке аэронавигационных систем.

В статье описаны этапы разработки и исследования генератора сигналов произвольной формы для исследовательских целей на МК типа AVR. Проведена разработка принципиальной схемы генератора и программного обеспечения для его работы, изготовлен макет генератора и проведены его экспериментальные исследования.

Ключевые слова: AVR, генерация сигнала

На настоящий момент сложно обнаружить какое-либо оборудование без использования микроконтроллеров (МК), являющихся вычислительной микросхемой, управляющей электронными устройствами. Как известно, типовой МК выполнен на одном кристалле и содержит процессор, периферийные устройства, ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) и/или ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), в зависимости от применяемого назначения. Другими словами, микроконтроллер можно представить в виде миникомпьютера, способного решать несложные вычислительные задачи.

Разработка структурной схемы

Сигнал формируется микроконтроллером путём выполнения алгоритма, записанного в его ПЗУ. На выходе МК выдаёт двоичный код, который необходимо преобразовать в напряжение. Для выполнения данной задачи применяется цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) с последующим использованием фильтра нижних частот (ФНЧ) для подавления ступенек на сигнале. Из-за большой частоты, амплитуда сигнала очень маленькая, поэтому для усиления сигнала применяется усилитель. Для выбора формы сигнала, который будет генерировать МК, используется блок управления, так же, как и индикация выбора сигнала для визуализации выбранной формы сигнала. Структурная схема генератора сигналов изображена на рисунке 1.

$C:\Users\Aleksey\Desktop\Диплом\структурная схема-восстановлено.jpg$

Рис. 1. Структурная схема генератора сигналов

Выбор элементов принципиальной схемы

Главной частью генератора является МК ATMEGA328P-MU в корпусе MLF-32. Микроконтроллер уже распаян на платформе Arduino, что существенно упрощает монтаж и наладку МК и позволяет уделить больше внимания разработке самого генератора.

Читайте также: