стр.133-187 (1066275), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

Остановимся на способе измерения частоты по интерферен­ционным фигурам, называемым фигурами Лиссажу. Измерение основано на сравнении неизвестной частоты f_x с известной часто­той f₀ воспроизводимой мерой. С этой целью колебания извест­ной (образцовой) частоты f₀ подают на один вход осциллографа (например, Y). На вход X (при этом собственную развертку ос­циллографа отключают) поступают колебания измеряемой часто­ты f_x. Частоту f₀ образцового генератора подстраивают так, чтобы на экране осциллографа наблюдалась простейшая устойчивая фи­гура, примерные виды которой при разных фазовых сдвигах пока­заны в табл. 5.1. Форма фигур Лиссажу зависит от отношения час­тот т/п и начальных фаз сравниваемых колебаний.

Соотношение частот двух гармонических колебаний может быть определено как отношение числа точек пересечения фигуры Лиссажу т по вертикали к числу точек пересечения п по горизон­тали. Например, из рис. 5.15 легко видеть, что это отношение равно: f_x= f₀=2/4=1/2. Отсюда измеряемую частоту определя­ют как: f_x= f₀/2.

Точность данного метода определения частоты гармони­ческого колебания оказывается достаточно высокой и опреде­ляется стабильностью образцо­вого генератора, однако получе­ние и наблюдение таких фигур — достаточно сложная измери­тельная задача.

Осциллографирование импульсных сигналов

При измерении импульсных сигналов особое значение имеет правильное определение вида и параметров фронтов импульса. Основными влияющими факторами на правильное воспроизведе­ние импульсного сигнала являются: частотный диапазон канала вертикального отклонения ∆F=f_в-f_н, (f_в, f_н — соответственно верхняя и нижняя граничные частоты канала); переходная харак­теристика канала осциллографа. Частотные свойства осциллогра­фа отражаются параметрами его амплитудно-частотной характери­стики (АЧХ) — зависимости размера изображения гармонического сигнала от его частоты.

Амплитудно-частотную характеристику характеризуют поло­сой пропускания, определяемой верхней граничной частотой /в, отсчитываемой по уровню 0,707 от значения АЧХ на низких час­тотах. Среди других параметров отметим рабочий диапазон АЧХ, в пределах которого ее неравномерность не превышает погреш­ности измерения Напряжения. Этот параметр определяет частот­ные границы измерения амплитуд гармонических сигналов с за­данной точностью.

К параметрам переходной характеристики, представленной на рис. 5.16, относят время нарастания τ_н.о — интервал, в течение которого луч проходит от 0,1 до 0,9 от установившегося значения (уровня U_m) переходной характеристики. Плоская часть переход­ной характеристики может быть с выбросом или с осцилляциями; в этих случаях используют дополнительные параметры: время установления τ_у.о, отсчитываемое от уровня 0,1 до момента уменьшения осцилляции до заданного уровня; выброс определяется параметром δ. Время нарастания — основной па­раметр канала вертикального отклонения Y осциллографа. Дня исследования кратковременных входных сигналов не­обходим осциллограф, имею­щий время нарастания не более 0,3 от длительности сигнала. Обычно рекомендуют верхнюю границу частотного диапазона определять по формуле f_в = 2/τ_и.

5.6. Цифровые осциллографы

Цифровой осциллограф позволяет одновременно наблюдать на экране сигнал и получать численные значения ряда его пара­метров с большей точностью, чем это возможно путем считыва-Н0я количественных величин непосредственно с экрана обычного осциллографа. Это возможно потому, что параметры сигнала из­меряют непосредственно на входе цифрового осциллографа, тогда как сигнал, прошедший через канал вертикального отклонения, может быть измерен с существенными ошибками (до 10%).

На экране современного цифрового осциллографа, помимо собственно осциллограмм, отображается состояние органов управления (чувствительность, длительность развертки и т.п.). Предусмотрен вывод информации с осциллографа на печать и другие функциональные возможности. Однако этим не ограни­чиваются возможности цифровых осциллографов. Сопряжение цифровых осциллографов с микропроцессорами позволяет оп­ределять действующее значение напряжения сигнала и даже вычислять и отображать на экране преобразования Фурье для любого вида сигнала. В устройствах цифровых осциллографов осуществляется полная цифровая обработка сигнала, поэтому в них, как правило, используют отображение на новейших индикаторных панелях.

В цифровых осциллографах отображение результата измере­ния осуществляют тремя способами:

1. параллельно с наблюдением изображения сигнала на экране, его численные параметры высвечиваются на табло;

2. оператор подводит к изображению сигнала на экране световые метки так, чтобы отметить измеряемый параметр, и по цифре на соответствующей регулировке определяет величину интересующе­го параметра;

3. используют специальные индикаторы и растровый метод формирования изображения исследуемых сигналов и цифровой информации.

В современных цифровых осциллографах автоматически ус­танавливают оптимальные размеры изображения на экране труб­ки. Ниже приводятся параметры современного цифрового авто­матизированного осциллографа, который является характерным представителем этого класса приборов.

Структурная схема цифрового осциллографа содержит: атте­нюатор входного сигнала; усилители вертикального и горизонталь­ного отклонения; измерители амплитуды и временных интервалов; интерфейсы сигнала и измерителей; микропроцессорный контрол­лер; генератор развертки; схему синхронизации и электронно­лучевую трубку.

Технические характеристики типового современного цифро­вого осциллографа:

1. полоса пропускания 0... 100 МГц;

2. размер экрана 80 х 100 мм;

3. погрешность цифровых измерений 2...3 %.

Функциональные возможности:

1. автоматическая установка размеров изображения;

2. автоматическая синхронизация; разност­ные измерения между двумя метками;

3. автоматическое измерение размаха, максимума и минимума амплитуды сигналов, периода, длительности, паузы, фронта и спада импульсов;

4. вход в канал общего пользования.

Из структурной схемы, представленной на рис. 5.17, видно, что амплитудные и временные параметры исследуемого сигнала определяют с помощью встроенных в прибор измерителей. На основании данных измерений микропроцессорный контроллер производит вычисление требуемых коэффициентов отклонения

и развертки и через интерфейс устанавливает эти коэффициен­ты в аппаратной части каналов вертикального и горизонтально­го отклонения. Это обеспечивает неизменные размеры изобра­жения по вертикали и горизонтали, а также автоматическую синхронизацию сигнала. Микропроцессорный контроллер также опрашивает положение органов управления на передней панели, и данные опроса после кодирования снова поступают в контрол­лер, который через интерфейс включает соответствующий режим автоматического измерения. Результаты измерений индицируют на отдельном световом табло (оно может быть встроено в экран трубки), причем амплитудные и временные параметры сигнала отображают одновременно.

Контрольные вопросы

1. Для каких целей применяют осциллографы?

2. Какие блоки входят в состав структурной схемы универсального осциллографа? Их назначение?

3. Для чего применяют синхронизацию разверток осциллографа?

4. Перечислите основные типы синхронизации.

5. Для каких целей в осциллографах применяют калибраторы ам­плитуды?

6. Каково назначение линейно-изменяющегося напряжения, пода­ваемого на горизонтальные пластины?

7. Устройство, принцип действия, основные параметры и характе­ристики ЭЛТ.

8. Принцип действия, параметры и основные режимы работы запоминающего осциллографа.

9. Каковы особенности осциллографирования импульсов наносекундной длительности?

10. В чем заключается принцип стробоскопического осциллографи­рования быстротекущих процессов?

11. Основные требования, предъявляемые к «развертывающему» на­пряжению.

12. Как работает генератор пилообразного напряжения?

13. Перечислите основные виды разверток.

14. Когда используют линейную развертку? Как осуществляют круговую развертку?

15. Как измеряют амплитуду сигналов с помощью осциллографа?

16. Как осуществляют измерение временных интервалов с помощью калиброванной развертки и яркостных меток?

17. Как проводят измерение частоты сигнала методом фигур Лиссажу?

18. Какие требования предъявляют к осциллографу при измерении импульсных сигналов?

19. Поясните принцип построения цифровых осциллографов.

20. Из каких основных узлов состоит цифровой осциллограф?

21. Назовите основные параметры и характеристики современного цифрового осциллографа.

34

Характеристики

Список файлов учебной работы