Генератор частоты
Генератор частоты... Хм...Что же это получается? Генератор - значит устройство, которое что-то создает или излучает, например генератор электрического тока создает электрический ток. Это вроде бы понятно. Частота - это то, что повторяется в какой то определенный период времени. Если вы бегаете в туалет ночью один раз - значит частота посещения ночного туалета для вас - это один раз за ночь, если же вы бегаете в туалет два раза - значит два раза за ночь, три раза - частота три раза за ночь и так далее ;-).
В электронике частотой назовем колебания электрического тока за какое то время, а точнее за секунду. Именно переменное напряжение создает генератор частоты, но его фишка в том, что он может изменять период и частоту колебаний этого самого напряжения и даже его форму. Думаю, дальше читать бессмысленно, пока не прочитаете статью Осциллограф. Основы эксплуатации. В конце этой статьи дается определение частоте и периоду и о том, как их определить с помощью осциллографа. Выглядеть генератор частоты может абсолютно по-разному. На моем Рабочем столе радиолюбителя не так давно прямиком из Китая появился вот такой генератор частоты:
Сзади него находятся вот такие выводы:
Давайте же более подробно разберем для чего они нужны? Итак USB - это просто питание, которое подается на генератор частоты. Китайцы не стали заморачиваться и сделали его для питания генератора частоты. Один конец шнура втыкаем в этот разъем
а другой в блок питания, который шел в комплекте
Также в комплекте шел и высокочастотный шнур (ВЧ шнур), который крепится к остальным разъемам.
Втыкаем в розетку блок питания и кнопочкой POWER (красненькая такая) запускаем ген.
Буковкой "F" принято обозначать частоту, от англ. frequency - частота. Hz - это Герцы (Hertz) - показывает количество колебаний в секунду. Следовательно и приставки "кило, мега, гига" могут также присутствовать перед Герцами. Что это за приставки, думаю, стыдно не знать. Снизу FUNCtion - функция (гребаная алгебра...) , WAVE - волна, в данном случае, форма сигнала. Представленный в данной статье ген может формировать три формы сигналов - это синусоида (SIN), прямоугольная(SQR) и пилообразная (TRI) форма. Почему такие интересные названия форм сигналов Вы поймете далее.
Панель управления генератора частоты выглядит следующим образом:
Здесь мы с вами видим кнопку включения POWER, квадратную желтую кнопку WAVE, с помощью которой мы выбираем форму сигнала: синусоида, прямоугольный или пилообразный. SEL - переключение между режимами задания частоты и формой сигнала. ОК - без комментариев. Верхняя крутилка предназначена для установки частоты, средняя для среза сигнала, и нижняя для изменения величины амплитуды сигнала. Итак, теперь обо всем по порядку.
Для пробы вбиваем частоту 50 Герц для удобства вывода частоты на экран осцилла и для убирания мельканий при съемке с фотика.
Цепляем кабель генератора частоты к выходу OUT, а зажимы кабеля цепляем к щупам осцилла.
На осцилле наблюдаем вот такую картину:
Чистейшая синусоида 50 Герц!
Переключаем форму волны на пилообразную
Вуаля! Зубья пилы! Вот именно от этого и пошло название такой формы сигнала - пилообразная.
Знаете кто это?
Так... Причем здесь Спанчбоб? На английском языке он пишется как Spanch Bob Square Pants - что в переводе Спанч Боб Квадратные штаны. Square - ( с англ. квадрат, прямоугольник). Чтобы не запутаться в генераторе частоты или в другой какой-либо технике, вспомните СпанчБоба. SQR - прямоугольная форма сигнала.
А вот собственно и она, прямоугольная форма сигнала.
Крутилкой OFFSET можно срезать форму сигнала сверху, снизу и сверху и снизу одновременно.
Есть в электронике такой параметр, как скважность. Это параметр применяется к прямоугольной форме сигналов.
где S - скважность, T - период импульса, t - длительность импульса.
Величина D (Duty), обратная величине S, называется коэффициентом заполнения
Иллюстрация сигналов с различным коэффициентом заполнения
Вот так выглядит сигнал с коэффициентом заполнения 50%. У этого сигнала длительность импульса ровно в два раза меньше его периода, следовательно S=2, а D=50%. Такой сигнал прямоугольной формы называют меандр.
Меняем коэффициент заполнения D на 20%
то же самое, но на 80%
Также в этом генераторе есть такие примочки, как выход TTL. TTL по-русски звучит, как транзисторно-транзисторная логика. Короче говоря - этот выход предназначен для тактирования импульсов на логические микросхемы. Еще более понятным языком - задает рабочую частоту для различных микросхем, чтобы они работали и выполняли свои функции. Здесь выходит тупо прямоугольная форма сигнала амплитудой более 3 Вольт. Короче говоря, для гурманов электроники ).
Частота 1 килоГерц.
Теперь о примочках, которые китайский производители затолкали в этот ген. Есть один интересный вывод - Ext.IN. Думаю, нетрудно догадаться. что IN - это вход. В этом генераторе частоты встроен частотомер и счетчик периодов сигнала. Для этих функций как раз и используется вывод Ext IN.
Я хочу измерить частоту электрического тока в розетке. Если вы помните, там переменный ток, который имеет частоту 50 Герц. Так ли это? Сейчас узнаем. Напряжение для входа Ext.IN должно быть от 0,5 и до 20 Вольт. В розетке же 220 Вольт, чтобы его убавить, используем трансформатор. На выходе я получил напряжение в 2 Вольта. Чтобы вы увидели, что есть напряжение на вторичной обмотке транса, я туда поставил светодиод. Цепляемся за выводы вторичной обмотки крокодильчиками нашего генератора частоты
и начинаем производить замеры. Опа на! Ровно 50 герц ;-).
Можно также посчитать периоды или импульсы какого-нибудь периодического сигнала за какое то время. Выглядит это примерно как-то так:
Вот характеристики генератора частоты, кому интересно:
1. Signal Output function
Output waveforms Sine wave, Square wave and Triangle wave
Output amplitude ≥10Vp-p(signal output, no load)
Output impedance 50Ω±10%(signal output)
DC offset ±2.5V(no load)
Display LCD160
Frequency range 0.01Hz ~ 2MHz
Resolution 0.01Hz
Frequency Stability ±1×10-6
Frequency accuracy ±5×10-6
Sine wave distortion ≤0.8% (reference frequency is 1kHz)
Trinagle linearity ≥98% (0.01Hz~10kHz)
Rise and fall time of square wave ≤100ns
Square Wave Duty range 1%~99%
2.TTL Output function
Frequency range 0.01Hz ~ 2MHz
Amplitude >3Vp-p
Fan Out >20 TTL loads
3.COUNTER function
Counter Range 0-4294967295
Frequency Meter Range 1Hz~60MHz
Input Voltage Range 0.5Vp-p~20Vp-p
Storage and transferred: 10 set of parameters with storage and recall functions.
В заключении хотелось бы сказать пару слов. Как же правильно выбрать генератор частоты? Здесь, конечно, все зависит от функционала, а точнее от того, какую максимальную частоту может выдать генератор. Чем большую частоту может выдавать генератор, тем он дороже. Начинающему электронщику, думаю, 2 МегаГерца сигналов синуса, пилы и прямоугольного хватит до попы, да еще и частотомер+счетчик. На момент написания статьи этот генератор стоил 47$. Много? Да нисколечко! Но зато с этим прибором можно выделывать такие фокусы, что вам и не снилось ;-) Брал как всегда с Китая, можете присмотреть себе такой же ;-)
Читайте также