3 Цифровые генераторы сигналов специальной формы
Генераторы сигналов специальной формы вырабатывают одиночные или периодические сигналы пилообразной, треугольной, трапецеидальной, колоколообразной, синусоидальной формы и т. п. Простые и дешевые генераторы специальной формы строятся на основе интеграторов с нелинейной обратной связью через какой-либо пороговый элемент с гистерезисом. Постоянное напряжение в процессе интегрирования формируется в линейно изменяющееся напряжение, которое после определенного значения меняет знак. На выходе генератора формируется симметричное треугольное напряжение, которое затем можно преобразовать в сигнал другой формы. Такие генераторы просты и дешевы, однако обеспечивают ограниченный набор формируемых сигналов, имеют невысокую точность и стабильность.
Для формирования сигналов произвольной формы применяют функциональные генераторы, работающие на основе кусочно-линейного синтеза непосредственно самого сигнала. В основе таких устройств лежит генератор линейно изменяющегося напряжения, длительностью и амплитудой которого можно управлять. Сигнал любой, произвольной формы можно получить из серии элементарных линейно изменяющихся сигналов. Из заранее заданного набора дискретных значений в цифровое запоминающее устройство (ЗУ) вводятся параметры (длительность и амплитуда) каждого элементарного сигнала, в конце цикла формируется специальный сигнал возврата к началу, что позволяет получить исходное значение сигнала. Работой генератора управляет микропроцессор. Тактовая частота работы генератора (рисунок 3.1) задается кварцевым генератором, обеспечивающим высокую стабильность частотно-временных параметров сигнала. Сформированные в формирователе адреса кодовые сигналы подаются на ЗУ, в котором записаны коды дискретных отсчетов заданного сигнала. В результате последовательного опроса ячеек ЗУ на его выходе появляется последовательность цифровых сигналов, которая с помощью цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) преобразуется в аналоговой сигнал заданной формы. Нижняя частота генерируемого сигнала ничем не ограничена, а максимальная частота определяется быстродействием ЦАП. Характеристики точности генератора по выходному напряжению определяются объемом памяти, разрядностью ЗУ и характеристиками ЦАП.
Рисунок 3.1 – Схема генератора специальной формы
Использование микропроцессоров в цифровых генераторах расширяет набор синтезируемых сигналов, операции коррекции параметров сигнала, высокую точность и временную стабильность.
Генераторы с программным управлением обеспечивают работу по предварительно записанной в памяти программе, дистанционное управление выходным напряжением и частотой в двоично-десятичном коде, запуск цифровых приборов сонхроимпульсом и др.
4 Электронно-лучевые осциллографы
4.1 Классификация, основные характеристики
Электронно-лучевые осциллографы (ЭЛО) предназначены для наблюдения формы и измерения параметров электрических сигналов, а также для регистрации электрических сигналов. К основным характеристикам осциллографов относятся:
- чувствительность;
- полоса пропускания усилителя вертикального отклонения;
- диапазон частот или длительность развертки;
- входное сопротивление и входная емкость усилителя вертикального отклонения;
- коэффициент гармоник усилителей вертикальных отклонений;
- погрешность калибровки с помощью калибратора амплитуды и частоты.
Все осциллографы подразделяются на однолучевые и многолучевые. По назначению и принципу действия осциллографы условно делят на:
- общего назначения;
- универсальные;
- стробоскопические;
- запоминающие;
- специального назначения.
Осциллографы общего назначения.
Имеют предельную чувствительность от 10 до 20 мВ.
Диапазон измеряемых сигналов от 20 мВ/дел до 50 В/дел.
Входное сопротивление составляет 1 Мом при емкости менее 100 пФ.
Диапазон частот – до 10 МГц, погрешность калибровки до 10 %.