Исследование нелинейных искажений генератора «ГС-50»

Объектом исследования являются погрешность установки частоты, неравномерность выходного напряжения и нелинейные искажения генератора ГС-50. Цель работы – исследование метрологических характеристик генератора ГС-50, выбор методов и приборов, которыми можно проводить исследование, возможные способы улучшения характеристик генератора ГС-50. В процессе исследования проводились измерения напряжения, частоты и коэффициента гармоник генератора ГС-50 и обработка полученных результатов. Область применения:исследования нелинейных искажений вносимых электронными элементами. В будущем планируется реализовать запланированные улучшения характеристик генератора ГС-50

Введение ……………………………………………………………………………………………………… 13
1 Генераторы синусоидальных сигналов и нелинейные искажения ………………. 15
1.1 Генераторы синусоидальных сигналов …………………………………………….. 15
1.2 RC-генераторы с низкими искажениями ………………………………………….. 18
1.3 Применение генераторов синусоидальных сигналов ………………………… 28
1.4 Нелинейные искажения …………………………………………………………………… 29
1.5 Исследование нелинейных искажений в усилителях ………………………… 42
2 Методы исследования характеристик генератора “ГС-50” …………………………. 47
2.1 Метод исследования погрешности установки частоты …………………….. 47
2.2 Метод исследования неравномерности выходного напряжения ……….. 49
2.3 Метод исследования коэффициента гармоник …………………………………. 50
3 Результаты исследования характеристик генератора “ГС-50”…………………….. 52
3.1 Обработка результатов исследования погрешности установки частоты
…………………………………………………………………………………………………………….. 52
3.2 Обработка результатов исследования неравномерности выходного
напряжения ………………………………………………………………………………………….. 58
3.3 Обработка результатов исследования нелинейных искажений …………. 62
4 Улучшение характеристик генератора “ГС-50”………………………………………….. 68
5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ……. 75
6 Социальная ответственность …………………………………………………………………….. 95
Заключение ……………………………………………………………………………………………….. 104
Список публикаций студента ……………………………………………………………………… 106
Список использованных источников ………………………………………………………….. 107
Приложение А …………………………………………………………………………………………… 110

В данной работе было проведено исследование метрологических
характеристик генератора “ГС-50”. Были изучены методы исследования
характеристик и рассмотрены варианты исполнения данных методик.
Исследовав погрешность установки частоты, были получены данные о
том, что измерение должно производиться частотомером Ч3-57. Полученные
результаты соответствуют паспортным данным генератора. Точность
частотомера является достаточной и подходящей для контроля и поверки
генератора “ГС-50”. Также, данным частотомером можно контролировать и
более точные значения установки частоты.
Исследовав неравномерность выходного напряжения, получены данные
о том, что неравномерность напряжения соответствует паспортному значению
генератора “ГС-50”. Для исследования характеристики использовались
вольтметр В7-40 и мультиметр Agilent 3458A. По результатам оба прибора
подходят для контроля неравномерности, но для поверки этой характеристики
требуется использовать мультиметр из-за его высокого показателя точности.
Также мультиметр сможет измерять напряжения с меньшим значением
неравномерности.
При исследовании коэффициента гармоник возникла проблема с
измерением осциллографами АСК-2041 и LeCroy 64 Xs. Шумы возникающие в
данных приборах не позволяют корректно оценить значение коэффициента
гармоник. Для исследования подходит анализатор спектра СК4-56. Также этот
прибор может измерять значения коэффициента гармоник от 0,00001 %, что
является достаточным для измерения характеристики модифицированного
генератора.
Для модификации генератора было принято решение о замене
усилителей на те, что обладают меньшими шумами и нелинейными
искажениями. Рассмотрены усилители компании Analog Device, модели
AD825A, AD8597 и AD797A. Заменив усилители в основном блоке генератора
на один из приведенных, позволит уменьшить значения коэффициента
гармоник на выходе генератора. Значение коэффициента гармоник меньше
0,0002 % для генератора станет наименьшим и выделит этот генератор среди
всех в мире.
Список публикаций студента

Михеенко М. О. Исследование погрешности установки выходного
напряжения генератора “ГС-50” для утверждения типа средства измерения / М.
О. Михеенко, М. В. Фидченко, Ю. К. Рыбин // Молодежь и современные
информационные технологии: сборник трудов XV Международной научно-
практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 04-07
декабря 2017 г., г. Томск. — Томск: Изд-во ТПУ, 2017. — [С. 63-64].

1.Дьяконов В.П. Генерация и генераторы сигналов / В. П. Дьяконов.
— М.: ДМК Пресс, 2009. — 384 с.
2.About RC audio range low-distortion oscillators [Электронный ресурс]
Moorepage.net – Dick Moore, 2010. – сохраненная веб-страница. – Яз. англ. –
Загл. с экрана.
3.КрыльчукЮ.А.Компьютерноеуправлениеработой
многоканального генератора акустических сигналов сложной формы / Ю.А.
Крыльчук // СПбГЭТУ «ЛЕТИ» : ВКР бакалавра / Ю. Крыльчук, А. Перегудов.
– СПб. 2016. С. 9-10.
4.Jorge Vega. Harmonic Distortion part I. Understanding Harmonic
Distortion Vs Frequency Measurements in Op Amps / Jorge Vega // Texas
Instruments: Article / Jorge Vega, Raj Ramanathan. – Texas – 12 P.
5.Википедия [Электронный ресурс] / Коэффициент нелинейных
искажений; ред. Gromolyak; Web-мастер Сергин В. – Электрон. Дан. – М –
2007. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Коэффициент_нелинейных_искажений,
свободный. – Загл. с экрана. – Яз. рус. Дата обращения: 09.02.2018 г.
6.LM4562, LME49710, LME49740 [Электронный ресурс] : Application
Note 1671 Gain and Linearity Testing for Precision Operational Amplifiers / Texas
Industuments – Электрон. дан. – Texas: Robert A. Peace – Article – 2008. – 6 P.
7.Генератор сигналов прецизионный “ГС-50”. Техническое описание
и руководство по эксплуатации. – Томск. – 1991. – 167 С.
8.Ч3-57. Частотомер электронно-счетный: Техническое описание и
инструкция по эксплуатации. ЕЯ.721.943 ТО. – М. – 100 С.
9.Осциллограф. АСК-2041. Руководство по экспулатации – М.
Актаком. – 52 С.
10. Вольтметр универсальный цифровой. В7-40. Техническое описание
и инструкция по эксплуатации. Часть 1. Тг2.710.016 ТО. – М. – 129 С.
11. AgilentTechnologies.Мультиметр3458А.Руководствопо
эксплуатации. 03458-90014. – США – 370 С.
12. Цифровые осциллографы LeCroy серии WaveSurfer Xs. Руководство
по эксплуатации.
13. СК4-56. Анализатор спектра. Техническое описание и инструкция
по эксплуатации. – М. – 67 С.
14. Рыбин Ю.К. Электронные устройства: Учебное пособие. – Томск:
Изд-во «Печатная мануфактура». 2003. – 264 С.
15. Гаврикова Н.А. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение: Учебно-методическое пособие. – Томск. Изд-во ТПУ. 2014.
– 73 С.
16. ГОСТ 12.0.003-2015 ССБТ. Опасные и вредные производственные
факторы. Классификация.
17. СанПиН 2.2.4.548-96 Гигиенические требования к микроклимату
производственных помещений.
18. СанПиН2.2.1/2.1.1.1278-03Гигиеническиетребованияк
естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и
общественных зданий.
19. СанПиН2.2.4/2.1.9.055-96Электромагнитныеизлучения
радиочастотного диапазона.
20. ГОСТ 12.2.049-80 ССБТ. Оборудование производственное. Общие
эргономические требования.
21. ГОСТР12.1.019-2009ССБТ.Электробезопасность.Общие
требования и номенклатура видов защиты.
22. ГОСТ12.1.004-91ССБТ.Пожарнаябезопасность.Общие
требования.
23. Трудовой кодекс Российской Федерации от 30.12.2001 N 197-ФЗ.
24. СанПиН2.2.2/2.4.1340-03Гигиеническиетребованияк
персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы.
25. ГОСТ 12.2.032-78 ССБТ. Рабочее место при выполнении работ
сидя. Общие эргономические требования.
26. ГОСТРИСО9241-5-2009Эргономическиетребованияк
проведению офисных работ с использованием видеодисплейных терминалов
(VDT). Часть 5. Требования к расположению рабочей станции и осанке
оператора.