Электрорадиоизмерения (В. И. Винокуров) (554136), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Действие автоматической установки маспггабов заключается в том, что при изменении амплитуды и длительности входного сигнала в пределах динамического диапазона осциллографа размеры изображения остаются постоянными или меняются в заданных пределах. При этом производится цифровая индикация коэффициентов отклонения и развертки либо на специальном индикаторе, либо непосредственно на экране ЭЛТ. Структурная схема блока автоматической установки коэффициента отклонения осциллографа представлена на рис. 6.21. Компаратор сравнивает размах изображения исследуемого сигнала с двумя уровнями, соответствующими максимальному и минимальному размерам изображения по вертикали.
Если размах сигнала не:соответствует этим уровням, то компаратор срабатывает и на схему памяти 1реверсивный счетчик) поступают команды «больше» или «меньше», переводя его в соответствующее состояние. Каждому состоянию счетчика соответствует определенное значение коэффициента отклонения, устанавливаемое с помощью электрически управляемого аттенюатора. Одновременно необходимая команда подается на устройство знаковой индикации, формирующее в углу экРана осциллографа с помощью луча ЭЛТ значение и размерность коэффициента отклонения в цифровой н буквенной формах. При отсутствии сигнала счетчик автоматически переводится.в состояние,- соответствующее максимальной чувствительности осциллографа.
По аналогичному принципу работает система автоматической установки коэффициента развертки и синхронизации. Режим растяжки включается вручную или автоматически. Как правило, в автоматизированных осциллографах предусматривается режим дистанционной установки масштабов изображения, что позволяет использовать прибор,в составе измерительных комплексов.
Автоматизация регулировки яркости изображения. Регулировка яркости изображения †од из необходимых операций при осциллографировании. Она занимает много времени, так как яркость Рнс. 6.22. Структурная схема стробоскопнческого осциллографа с цифровой обработкой результатов нзмереннн зависит от скорости перемещения луча по экрану, связанной с видом си~нала и величиной установленного масштаба. Кроме того, яркость изображения не остается постоянной в пределах экрана, так как,изображение сигнала содержит участки, проходимые лучом с разной скоростью.
Для получения одинаковой яркости изображения на экране используется принцип автоматической модуляции луча ЭЛТ. Для этого на модулятор подается напряжение следующего вида: и=и уГъ,тм. (6.19) где о„— скорость движения луча; Тр — длительность развертки; )г — коэффициент пропорциональности, определяющий общий уровень яркости. Вычисление скорости движения луча осуществляется в устройстве, дифференцирующем входной сигнал. Данные о периоде развертки поступают из генератора развертки.
Формирователь напряжения модуляции вырабатывает сигнал, соответствующий выражению 16.19), который подается в канал х. осциллографа. Уровень общей яркости изображения устанавливается для наиболее благоприятных условий наблюдения.
Отметим, что выравнивание изображения по яркости увеличивает точность измерения, особенно в случаях, когда сипнал имеет участки с резко отличающейся скоростью изменения напряжения (например, импульс с крутыми фронтами). Так как фокусировка луча зависит от яркости, в современных осциллографах применяют систему автофокусировки. При этом напряжение на фокусирующих электродах ЭЛТ автоматически меняется при вариации яркости луча. Перевод аналогового входного сигнала в цифровую форму позволяет автоматизировать не только процесс регулировки,~но и процесс измерения и обработки сигнала. Наиболее просто цифровая обработка сигнала реализуется в стробоскопических осциллографах, так как дискретизация сигнала во времени лежит в основе принципа действия стробоскопического преобразователя. В цифровом устройстве проводится дискретизация сигнала только по уровню, результаты преобразования обрабатываются встроенным микропроцессором или внешней ЭВМ.
Структурная схема стробоскопического осциллографа с дополнительным устройством цифровой обработки представлена на рис. 6.22. Аналоговый ступенчатый сигнал со стробоскопического преобразователя поступает на коммутатор канала У и одновременно на аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Запуск АЦП осуществляется синхроимпульсами, поступающими с блока стробоскопической развертки н.совпадающими с моментами стробирования входного сигнала. Синхроимпульсы поступают также на счетчик, фиксирую1ций номер импульса относительно начала анализа. Значение каждой выборки сигнала преобразуется в цифровой код, а число, накапливаемое на счетчике, указывает номер выборки относительно начала формирования аналогового расширенного сигнала. Сброс счетчика осуществляется в конце цикла формирования. Номер выборки является адресам записанного в ЭВМ значения выборки.
Кроме того„в ЭВМ передаются значения устаиовлейных на осциллографе масштабных коэффициентов: по оси Х вЂ” шаг считывания, по оси У вЂ” коэффициент передачи стробоскопического преобразователя. ЭВМ производит обработку цифровой информации, определяя параметры сигнала (амплитуду, длительность и т.
д.), а при необходимости и преобразование его формы — дифференцирование, интегрирование, выделение нз шума и т. д. Обработанная по заданной программе цифровая информация поступает с ЭВМ на осциллограф и преобразуется к аналоговой форме в цифра-аналоговых преобразователях (ЦАП), откуда поступает на коммутатор канала У. Таким образом, на экране ЭЛТ можно одновременно наблюдать как исходный сигнал, так и результат его обработки. Результат измерения в цифробуквенной форме . выводится на цифровое табло либо непосредственно на экран ЭЛТ. Программа измерений и обработки сигнала заранее вводится в ЭВМ и может быть изменена. Это сушественно расширяет функциональные возможности осциллографа с устройством цифровой обработки.
В цифровых осциллографах осуществляется полная цифровая обработка сигнала, поэтому в них, как правило, используется отображение на матричных индикаторных панелях. Обобщенная структурная схема цифрового осциллографа приведена на рис, 6.23. Входное устройство осциллографа предназначено для усиления сигнала и регулировки его амплитуды до зна- 139 чения, необходимого для работы АЦП. Регулировка осуществляется либо вручную,, как на обычном осциллографе, либо автоматически по командам процессора.
Во входном устройстве вырабатываются импульсы внутренней синхронизации и запуска осциллографа. АЦП осуществляет дискретизацию сигнала по уровню и преобразует текущее значение сигнала в цифровые коды, подаваемые в процессор для последующей записи в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и преобразования их в позиционные коды строк отображающего устройства (ОУ).
Калиброванные во времени коды лгегглаг рглагеитдл Рнс. 6.23. Обобщенная структурная схема цифрового ос- цнллографа столбцов вырабатываются в таймере и предназначены для осуществления развертки изображения сигнала. В таймере вырабатываются также импульсы синхронизации работы всех узлов осциллографа. Позиционные коды, поступающие на ОУ, управляют положением строк и столбцов, на перекрестии которых возникает светящаяся точка. Существующие матричные панели имеют относительно небольшое быстродействие, что ограничивает частотный диапазон исследуемых сигналов.
Позтому в ряде осциллографов находят применение и обычные ЭЛТ. В зтом случае коды, поступающие на отображающее устройство, преобразуются в соответствующие отклоняющие напряжения, подаваемые на пластины ЭЛТ. Процессор управляет работой осциллографа. При наличии арифметико-логического блока в процессоре происходит обработка цифровой информации с целью измерения параметров исследуемого сигнала.
Как правило, процессы, требующие максимального быстродействия,(регулировка амплитуды сигнала, синхронизация осциллографа, запись информации в ОЗУ и пр.), реализуются аппаратными средствами процессора. Процессы обработки информации управляются программным путем, что дает определенную гибкость использования осциллографа. Они позволяют решать разнообразные задачи измерительной техники: отображение однократных и редко повторяющихся сигналов, трансформацию временного масштаба при слишком медленных или быстрых процессах, накопление информации' с целью выделения сигналов из помех и т.
д. 140 Современные цифровые осциллографы имеют достаточно высокие рабочие параметры. Так, например, разрядность. ЛЦП, определяющая точность воспроизведения сигнала н измерения его параметров, достигает 7 — 8 разрядов, минимальный шаг дискретизации по уровню около 1 — 2 мВ. Частотный диапазон цифровых осциллографов ограничен быстродействием АЦП и ОУ (частота дискретизации сигнала в настоящее время не превышает нескольких мегагерц).
В перспективе следует ожидать повышения точности измерения и расширения частотного диапазона исследуемых сигналов до сотен мегагерц, а также увеличения функциональных возможностей за счет совершенствования процессоров цифровых осциллографов, Глава 7 ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ И ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ й 7.1. Осциллографический способ сравнения частот Частота ) или период Т 1Т=1/~) являются основными параметрами любого гармонического или периодического процесса.
В общем случае частота характеризует число идентичных событий, прбисходяг пгих за единицу времени. Для периодических, но не гармонических колебаний строго справедливо лишь понятие периода. Однако и в этом случае часто говорят о частоте, понимая под этим величину, обратную периоду. Единица частоты †герц соответствует одному колебанию за 1 с. Частоты электрических колебаний, используемых в радиотехнике, лежат в пределах от долей герц до сотен гигагерц. Измерение частоты и интервалов времени, а также хранение и воспроизведение их единиц лежат в основе многочисленных изме- л рительных задач, решаемых в современной радиоэлектронике.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
