Электрорадиоизмерения (В. И. Винокуров) (554136), страница 29
Текст из файла (страница 29)
злу. Измерение козффнциента уровню 0,5. Для удобства измеамплнтудноа модуляции рений шкала осциллографа обыч- но имеет пунктирные линии, соответствующие отсчетным уровням. Пересчет в значения длительности осуществляется домножением на коэффициент развертки с учетом множителя растяжки. После установки калиброванного масштаба по оси г" производится измерение амплитуды, а также величины выброса импульса. Измерение коэффициента амплитудной модуляции производят путем отсчета максимального и минимального размера изображения амплитудно-модулированного сигнала непосредственно в делениях шкалы (рис. 6.17, а). Расчет ведут по формуле лг= 100%.
(6.10) А + Б Иногда величины А и Б удобнее измерять при синусоидальной развертке. Для этого отключают генератор развертки, а на вход Х подают модулирующее напряжение. На экране получается изображение в виде трапеции (рис. 6.17„б), по которому и определяют величины А и Б, подставляемые в формулу (6.10). Одним из интересных применений осциллографа является измерейие вольт-амперных характеристик. Для этого используют схему, изображенную на рис. 6Л8 и предназначенную для наблюдения выходных характеристик транзисторов. Источником коллекторного напряжения является генератор пилообразного напряжения, которое служит также напряжением развертки.
Напряжение, .пропорциональное току коллектора, выделяется на- резисторе )г небольшой величины и подается на вход канала У осциллографа. Ток базы задается генератором ступенчатого напряжения и резистором )го. Параметры ступенчатого напряжения согласованы с периодом изменения напряжения'коллектора так, чтобы на каждом ходе развертки высвечивалась характеристика, соответствующая одному значе- 132 нию тока базы. Таким образом, на экране получается изображение семейства выходных характеристик транзистора.
Масштаб изображения определяется путем предварительной калибровки каналов Х н у. В некоторых специальных осциллографах (например, С1-91) предусмотрены сменные блоки для.измерения вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов различного вида. Методика осциллографического измерения частоты и сдвига фаз описана в гл. 7 и 8.
й 8.5. Запоминающие, скоростные и стробоскопические осциллографы Запоминающие осциллографы обладают способностью длительное время сохранять и воспроизводить изображение сигнала после его исчезновения на входе осциллографа. Запоминающие осциллографы используются для исследования одиночных или медленно меняющихся процессов; принцип их действия основан на использова- . нии запоминающей ЭЛТ. Рис 6.16. Измерение вольт-амперных характеристик на экране осциллографа: а — арвицмииальиая схема; б — семейство волиоамвериих характеристик По сравнению с универсальными запоминающие осциллографы характеризуют также дополнительными.
параметрами: временем воспроизведения изображения; временем сохранения изображения (при отключенном питании ЭЛТ); максимальной скоростью записи. Этн параметры относятся в основном к типу используемой ЭЛТ. Структурная схема запоминающих осциллографов содержит практически все составные части универсального осциллографа, поэтому в таких приборах возможен режим обычного осциллографирования (без запоминания). Кроме того, запоминающие осциллографы содержат устройства, обеспечивающие режим памяти. Предусматривается возможность стирания изображения (автоматически, через Равные интервалы времени или по команде оператора).
В ряде осцил" лографов предусматривается режим накопления, при котором, удается записать изображение процесса, скорость которого превышает величину, предельную для ЭЛТ. При этом в течение нескольких ходов развертки производится только запись без воспроизведения, Многократное воздействие электронов на мишень за счет накопле- 1ЗЗ ния заряда позволяет получить потенциальный рельеф, достаточный для последующего воспроизведения. Скорость записи при этом может быть повышена до 100 км/с при использовании ЭЛТ с максимальной скоростью до 4 км/с. Режим накопления применим для исследования только повторяющихся процессов. Скоростные осциллографы применяют для наблюдения относительно мощных сигналов нано- и пикосекундной длительности в реальном масштабе времени.
В скоростных осциллографах используются ЭЛТ бегущей волны, поэтому параметры осциллографа определяются свойствами самой ЭЛТ (усиление сигналов в этом слу- наг "гл Рнс. 6.19. Стробоскопнческое преобразование сиг- нала чае не производится). К остальным узлам осциллографа предъявляют жесткие требования: высокая скорость и большой диапазон коэффициентов развертки, малое время срабатывания генератора развертки, высокая линейность пилообразного напряжения.
Яркость изображвйия однократного процесса невелика, поэтому скоростные осциллографы применяют преимущественно для фоторегистрации. Перспективны скоростные осциллографы с преобразованием временного масштаба однократных импульсов. В основе принципа действия таких приборов заложено изменение временнбй задержки сигнала по линейному закону тз(О= то+ аг (6.11 16.12) где то — начальная задержка сигнала; а=1 — 1/А,р, /г,р — коэффициент трансформации временнбго масштаба. Импульс, прошедший через устройство задержки с такой характеристикой, будет растянут во времени без искажения формы и может в дальнейшем быть усилен н наблюдаться на экране обычной ЭЛТ.
Преимущество такого типа приборов — высокая чувствительность при широкой полосе пропускалия. Стробоскопические осциллографы применяют для наблюдения повторяющихся сигналов. Принцип их действия заключается в преобразовании нескольких идентичных сигналов малой длительности в один, имеющий большую длительность и повторяющий форму входных сигналов. Число импульсов, участвующих в создании одного изображения, определяет коэффициент трансформации времен.
нбго масштаба, который может принимать весьма большие значения (16 19 ). Основным устройством осциллографа является стробоскопический преобразователь, в котором происходит дискретизация повторшошегося сигнала с помощью кратковременных строб-импульсов. Рассмотрим работу стробоскопического преобразователя с периодическим сигналом (рис. 6.19). На каждом периоде сигнала берется только одна вы- зла „„ борка, совпадающая с моментом прихода строб-импульса. При повторении сигнала строб-импульс сдвигается во времени на М Репой величину бГ, называемую ш а г о м с ч ит ы в а н ия.
Выборки значения сигнала производятся в стробоскопическом смесителе, упрощенная схема которого пред- - +игл ставлена на рис. 6.90. На полупроводниковый быстродействующий диод. работа- Рис а20 СТРоб' опжеющий в ключевом режиме, поступают исследуемый си~пал и строб-импульсы. При отсутствии строб-импульса диод заперт постоянным напряжением смешения Бом Строб-импульс отпирает диод, что приводит к заряду конденсатора С, причем значение напряжения на нем пропорционально сумме мгновенного значения входного сигнала и строб-импульса.
Так как амплитуда строб-импульса постоянна, на конденсаторе смесителя образуется посзедовательиость импульсов, промодулированных по амплитуде входным сигналом. После расширения эти импульсы попадают на схему памяти, преобразующую их в аналоговый ступенчатый сигнал, повторяющий форму входного напряжения. Этот сигнал наблюдается на экране обычной ЭЛТ, причем для улучшения условий наблюдения начало ступенек, соответствующее моменту стробирования, обычно подсвечивают. Таким образом, на экране изображение образуется совокупностью светящихся точек.
Период повторения строб-импульсов устанавливают, исходя из следующего соотношения: (6.13) Т,„= тТ„т= 1, 2, 3,.... Случай т=1 изображен на рис. 6.19, однако возможен режим, когда т)1. В этом случае один строб-импульс приходится иа несколько периодов сигнала. Так как считывание значений сигнала происходит за относительно большой промежуток времени Т=пТ,, где и — общее число выборок за время наблюдения (число точек изображения): п=Т,1лг, (6.14) 135 то коэффициент трансформации временибго масштаба й„=-Г,„/ат. (6.15) Очевидно, что для неискаженной передачи формы сигнала число выборок должно быть велико, т. е. шаг считывания Ы мал. Условие неискаженной передачи сигнала дискретными отсчетами определяется теоремой Котельникова (6.16) где /,р — верхняя граничная частота спектра исследуемого процесса.
Следовательно, частотный диапазон стробоскопического осциллографа определяется минимальным шагом считывания, реализуемым в приборе. Это время ограничено достижимой длительностью строб-импульсов, которая должна быть по меньшей мере в 10 раз короче шага считывания. С учетом непрямоугольной формы строб- импульсов полосу пропускания стробоскопических осциллографов определяют по формуле 7 „= 0,45 —: 0,63/т,„„, (6.17) где т~аыы — минимально достижимая длительность строб-импульсов. Время нарастания переходной характеристики осциллографа подсчитывают из соотношения г„=(0,6 —:0,8)т,„, . (6.18) Кроме конечной длительности строб-импульсов- широкополосность прибора ограничивают и другие причины: инерционность диодов смесителя, внутренние шумы, нестабильность шага считывания.
В современных стробоскопических осциллографах полоса пропускания достигает 12 †'18 ГГц, время нарастания переходной характеристики 0,08 — 0,2 нс. Структурная схема стробоскопического осциллографа кроме узлов, типичных для универсальных осциллографов, содержит стробоскопический преобразователь и устройство стробоскопической развертки, включающее генератор развертки, генератор строб-импульсов и блок автоматического сдвига„задающий шаг считывания. Генератор развертки может работать в ждущем режиме, что позволяет исследовать повторяющиеся непериодические процессы.
Современные стробоскопические осциллографы имеют весьма малые коэффициенты развертки — до 0,2 нс/дел, однако обычно преду-, сматривают и болыпие значения — до 1 с/дел, что позволяет использовать осциллограф для наблюдения довольно длительных процессов. Широко распространены стробоскопические сменные блоки, используемые совместно с универсальными осциллографами общего применения. 6 6.6.
Автоматизация осциллографических измерений ' Электронно-лучевой осциллограф является наиболее широко используемым радиоизмерительным прибором. Автоматизация процесса измерений дает значительный выигрыш во времени и в ряде случаев значительно повышает точность измерений. Рассмотрим возможные пути автоматизации регулировок и отсчета показаний при проведении осциллографических измерений. Рнс. 6,21. Схема автоматнческой установки коеффнннента отклонения ! Автоматическая установка масштабов по осям Х и У.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
