Лекции по метрологии (866861), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Такие сигналы генерируются специальными импульснымигенераторами. В импульсных генераторах применяются три основныхспособа получения импульсных сигналов:1). Ограничение и усиление синусоидального сигнала. Если синусоидальныйсигнал ограничить по уровню, составляющему несколько процентов отамплитуды синусоиды, а затем усилить, то можно получить сигнал сбольшой крутизной фронтов - близкой к прямоугольной форме.
При этомf` = и = 0.5. Такой сигнал называют меандром.À2). Использование в качестве задающего генератора мультивибратора илиблокинг-генератора с перестраиваемой длительностью и частотой. Такие612Согласование нагрузок в генераторах сигналов.11IIDЛекция №10.IID11генераторы имеют значительную нестабильность, как длительности, так ичастоты, что является существенным недостатком.Внешний запуск Задающий генератор-Формирующий усилительУсилитель Áвых .Формирование импульса требуемой длительности осуществляетсяследующим образом: на вход формирующего устройства задающимгенератором подаётся импульс большой длительности. Этот импульсодновременно поступает на вход усилителя и линию задержки,закороченную на конце.
Отражённый от линии задержки импульс такжепоступает на вход усилителя, поэтому напряжение на входе усилителяравно сумме двух напряжений, имеющих противоположную полярность.Суммарное напряжение имеет вид двух коротких импульсов, длительностькоторых определяется величиной задержки. Отрицательный импульсограничивается усилителем и на выходе остаётся импульс однойполярности длительностью и = √»Ç.6223). Наиболее широкое распространение получили импульсные генераторы сформирующим устройством на линии задержки.11IIDГенераторы шумовых сигналов (Г8).Ìшнижний предел, при котором устройство сохраняет работоспособность,является важной характеристикой устройства.
Для моделирования работыустройств и приборов используют генераторы шума. Эти генераторыформируют сигнал случайной формы, поэтому его можно представить каксовокупность синусоидальных гармоник бесконечного множества частот.Для получения широкого спектра частот обычно используются шумы,создаваемые различными радиотехническими элементами, например,резисторами, газоразрядными трубками и т.д. Затем этот сигналусиливается широкополосными усилителями. В зависимости от верхнейграничной частоты различают генераторы шумовых сигналов инфранизких,высоких и сверхвысоких частот.Синтезаторы частот.Синтезаторы частот - специальные генераторы синусоидальногонапряжения с дискретной перестройкой частоты. Основные техническиехарактеристики синтезаторов частот включают диапазон частот, общееколичество фиксированных частот, дискретность перестройки, точностьустановки, стабильность.1.
Задающий кварцевый генератор;2. Устройство формирования опорных частот;3. Электронный коммутатор;4. Устройство синтеза.Задающий кварцевый генератор обладает высокой стабильностью10 P − 10 Ô . В устройстве формирования опорных частот формируютсясигналы ряда частот, кратных исходному сигналу. Это устройствовключает в себя нелинейные элементы и фильтры. Электронныйкоммутатор, который является управляющим устройством, выбирает из632Реальные радиотехнические устройства работают в условиях помех,которые создаются другими устройствами, промышленными установкамии т.п.
Поэтому в таких устройствах наряду с полезным сигналом всегдаÌприсутствует шум определяемый помехами. Отношение сигнал шум Ò , его11IIDИзмерения параметров электрических сигналов.Входное сопротивление электронного прибора определяется отношениемнапряжения и тока на его входе, в общем случае оно является комплексным.ÈÕвх:Õвх=Õ;вхПри подключении прибора к цепи он потребляет мощность, котораярасходуется на нагрев омического сопротивления. Кроме того,измерительный прибор шунтирует цепь.
При измерениях на высокихчастотах шунтирует главным образом входная емкость, а на низкихчастотах сопротивление. Индуктивность и ёмкость образуютколебательный контур, который при подключении к резонансномуусилителю способен изменить его частоту. Поэтому необходимостремиться к тому, чтобы величины L, С входной цепи были как можноменьше, тогда резонансная частота входной цепи будет очень высока, ивходной контур не будет влиять на измеряемый объект. Чтобы уменьшитьпотери энергии на низких частотах необходимо сделать как можнобольшим входное сопротивление.Электронный осциллограф.Электронный осциллограф предназначен для визуального наблюдения формыэлектрического сигнала и измерения его характеристик, таких как частота,период и длительность импульсов, фаза, величина напряжения.
Они могутиспользоваться для фотографирования формы сигналов. Условноосциллографы могут быть разделены на ряд классов:1) Универсальные осциллографы (С1).Они позволяют исследовать сигналы в диапазоне частот от постоянноготока до 350МГц при длительности временных интервалов от долей мксек досотен мсек и величинами входных напряжений от единиц мкВ до 50 В2) Скоростные. Предназначены для наблюдения однократных импульсов илисигналов с частотами до единиц Г (С7).3) Стробоскопические. Позволяют исследовать сигналы от постоянноготока до нескольких ГГц с амплитудой от нескольких мВ до нескольких В(С7).642этого набора частот те частоты, комбинации которых позволяютполучить в синтезаторе сигнал требуемой частоты. Такой методназывается методом прямого синтеза.
Сигнал выходной частотысохраняет ту же стабильность, что и сигнал задающего генератора.IID114) Запоминающие. В них используются электроннолучевые трубки спослесвечением. Такие осциллографы позволяют наблюдать однократные иредко повторяющиеся сигналы (С8).2Различают также однолучевые, 2-х лучевые и многолучевые осциллографы.Два последних типа позволяют одновременно наблюдать два и болееэлектрических процесса.Универсальные осциллографы.Функциональная схема осциллографа включает электронно-лучевую трубку,блок вертикального отклонения (у - канал), блок синхронизации, блокгоризонтального отклонения (х - канал), блок управления яркостью луча.Одним из основных узлов осциллографа является электронно-лучевая трубка.Электроннолучевая трубка предназначена для воспроизведенияэлектрического сигнала на экране осциллографа.Электроннолучевая трубка состоит из:1 - катод;2 - модулятор;3 - фокусирующая система;4 - вертикальные отклоняющие пластины;5 - горизонтальные отклоняющие пластиныВажнейшей характеристикой электроннолучевой трубки является еёчувствительность, которая показывает величину отклонения луча на 1 Внапряжения и имеет размерность мм/В.
Современные электроннолучевыетрубки имеют чувствительность 0,1 - 1,5 мм/В. Это недостаточнаячувствительность для отклонения луча сигналом, поэтому осциллографыобязательно включают усилители напряжения.6511IID2Входной усилитель должен обладать большим входным сопротивлением,малой входной ёмкостью, широкой полосой усиливаемого сигнала, онвключает в себя входную цепь, катодный повторитель, имеющий высокоевходное сопротивление и широкополосный усилитель.
Полосой частотусилителя называется область частоты, в которой коэффициент усиленияпадает не ниже 30%, т е. в √2 раз (на 3 дБ). Входная цепь осциллографапредставляет собой частотно независимый резистивно-емкостнойделитель.Если подобрать сопротивления и конденсаторы таким образом, чтобыпостоянные времени этих цепей были равны, т.е. Ç = / Ç/ , токоэффициент деления определяется выражением:Кд =Ç=Ç + Ç//+/Видно, что он не зависит от частоты и на низкой частоте делительработает как резистивный, а на высокой как ёмкостной.Входное сопротивление канала вертикального отклонения равно суммеÍ Í+ / и составляет 1-2Мом, входная ёмкость U N и составляет 30-40ÍU kÍNпф.
Требуемая чувствительность осциллографа обеспечивается66IID11необходимым коэффициентом усиления усилителя и чувствительностьютрубки.8гр ≅3Ùи.Нижнюю граничную частоту определяет наименьшая частота повторения.Иногда требуется измерить постоянное напряжение. В этом случае Уканал работает в режиме открытого входа, т.е. работает усилитель сгальванической связью.
В тех случаях, когда постоянная составляющаяотсутствует, для уменьшения помех ставят разделительныеконденсаторы.X-канал включает в себя задающий генератор развёртки и усилительразвёртки. Генератор вырабатывает пилообразное напряжение, котороечерез усилитель поступает на горизонтальные отклоняющие пластины.р– время развёртки;пр– время прямого хода луча;обр- время обратного хода луча.Чтобы на экране осциллографа наблюдалось устойчивое изображение,время развертки должно быть равно или кратно периоду исследуемогосигнала.g=.672Чтобы осциллограф позволял без искажений воспроизводить короткиеимпульсы, он должен иметь достаточно широкую частотную полосу илинейную фазочастотную характеристику. Это следует из того, чтопоследовательность импульсов можно представить совокупностьюгармонических колебаний, верхняя граничная частота которыхопределяется выражениемIID11На время обратного хода луча он в осциллографе гасится.
Добитьсяравенства или кратности частот генератора развёртки и исследуемогосигнала настройкой невозможно, поэтому используется режимсинхронизации, при котором сам исследуемый сигнал или импульсы с той жечастотой, полученные из него на дифференцирующих цепочках иограничителях, подаются на генератор развёртки и навязывают ему своюили кратную частоту. Для наблюдения на экране осциллографа сигнала сбольшой скважностью или передних фронтов импульсов применяетсярежим ждущей развёртки. Изображение импульса большой скважности наэкране осциллографа имеет вид26811IIDЛекция №11.Для двух указанных видов развёртки различают синхронизацию внутреннююи внешнюю.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
