30. Осциллографы (эо), содержащие микропроцессор (мп). Особенности.

Управление в этих ЭО программное, что значительно упрощает его эксплуатацию. Управление ЭО может осуществляться, как по программе работы внутреннего МП, так и с помощью контроллера системного интерфейса, к которому подключается ЭО. В МП ЭО созданы возможности: 1) полной автоматизации управления работой ЭО: управление режимами работы ЭЛТ, пересылка результатов измерения через интерфейс в печатающее устройство или в устройство обработки информации, 2) упрощение измерительной процедуры, 3) снижение трудоемкости измерений, 4) повышение точности, 5) расширение перечня измеряемых параметров сигнала, 6) выполнение математических операций. Характерным примером можно считать измерение длительности фронта прямоугольного импульса. Выставляются 2 метки – в начале и в конце фронта, результат отображается на индикаторах с указанием единиц измерения. Также могут быть измерены: частота, среднеквадратичное значение напряжения, площадь импульса, энергия и др. Все  эти измерения проводятся нажатием одной лишь кнопки и не требуют дополнит вычислений. В МП ЭО понижаются требования к точности установки и стабильности коэффициента передачи каналов. Возможные по этим причинам погрешности корректируются по хранимым в памяти точным значениям коэффициентов передачи каналов. Выполнение операций усреднения исследуемого сигнала за большое число периодов ослабляет влияние помех, улучшает качество осциллограммы. Еще одна возможность заключается в увеличении эффективности испытаний и настройки электронных схем в процессе их разработки. В память МПС заносятся расчетные данные, характеризующие идеальную схему – ее реакцию в целом или отдельных элементарных схем на типовые испытательные сигналы. После испытания схемы полученные данные сопоставляются с хранимыми в памяти. Результат сравнения несет информацию, которой руководствуются при настройке и доработке схемы. Многократные испытания и сопоставления позволят оценить роль каждого узла и компонента разрабатываемой схемы и оптимизировать ее по выбранному критерию.

Еще одна возможность – ускорение калибровки и регулировки ЭО. Эти процедуры производятся периодически, согласно установленному регламенту в условиях эксплуатации. По заданной программе вычисляются значения калибровочных коэффициентов, которые заносятся в ПЗУ. В ней хранятся указания, как проводить калибровку, которые выводятся на экран и служат пошаговыми инструкциями для лица, проводящего калибровку. Это значительно ускоряет процесс калибровки. После окончания калибровки, значения установленных параметров фиксируются в ЗУ. В ходе измерений калибровка производится автоматически после того, как пользователь прибора нажмет соответствующую клавишу.

В арианты построения МП ЭО различны. На ЭО может возлагаться только функции управления, причем для отдельных приборов – для решения сравнительно узкой задачи. Иногда его основное назначение – выполнение измерительных операций. В некоторых схемах разграничены осциллографическая часть и МПС, решающая ряд задач управления, измерения и обработки. Имеются приборы, у которых все регулировки рабочих режимов осуществляются программным путем; автоматизированы измерительные процедуры, включая калибровку; проводятся необходимые вычисления, обработка сигналов и результата измерения.

Структурная схема может быть разделена на 3 части:

Верхняя часть – аналоговый ЭО. Средняя часть – АЦП, ЦАП, ЗУ- позволяют использовать прибор, как цифровой запоминающий ЭО. Нижняя часть – МПС, которая служит для программного управления и цифровой обработки. С помощью интерфейсной карты (ИКАР) ЭО подключается к системному интерфейсу. МПС придает прибору новые свойства.

31. Анализаторы спектра (АС). Назначение, принцип действия.

Приборы, определяющие частотную составляющую сигнала (т.е. спектр амплитуд), называют анализаторами спектра. Периодическую функцию Х(t) можно представить рядом Фурье:  ,

Совокупность величин    называют спектром амплитуд (для периодической функции).

Для представления непериодической функции используют формулу интеграла Фурье:

, где  – комплексный спектр непериодической функции. Его можно вычислить по прямому преобразованию Фурье:

. Это выражение показывает, что для получения спектра нужно бесконечное время анализа. Аппаратурный же анализ ограничен во времени. Получить непрерывный спектр сигнала невозможно, но можно получить текущий спектр, ограниченный определенным промежутком времени:  . При большом времени анализа текущий спектр может быть хорошим приближением к истинному спектру. Анализ частотных свойств сигнала может быть последовательным или параллельным. Основным элементом АС является избирательное устройство (ИУ) (резонатор), пропускающий составляющую сигнала определенной частоты, амплитуду которой измеряют. АС соединяющие набор ИУ, каждое из которых настроено на определенную частоту анализируемого диапазона частот, называется АС параллельного анализа (типа).    

АС параллельного анализа.

И сследуемый сигнал ч/з входное устройство (ВУ) поступает на n избирательных устройств (ИУ). Напряжение на i-ом ИУ детектируется детектором (Д) и фиксируется регистрирующим устройством (РУ). В автоматическом варианте вместо переключателя SA устанавливают коммутатор. Синхронно с переключателем канала изменяется развертка РУ.

 

 

 

 

32. Анализаторы спектра последовательного анализа с индикаторным устройством

Ч астота f_х постоянна на входном блоке. Если уровень сигнала большой, то его ослабляют аттенюатором, если маленький – усиливают. Все это делает входной блок (Вх.Б). Затем U_X поступает на смеситель (СМ), куда одновременно подается напряжение с частотой f_Г

гетеродина (Г). С выхода смесителя напряжение комбинационных частот поступает на избирательное устройство (ИУ), выделяющее сигнал с суммарной или разностной частотой гетеродина и исследуемого сигнала. С избирательного устройства сигнал поступает на детектор (Д) и измеряется с помощью показательного устройства (ПУ). Перестраивая частоту f_Г, можно выделить f_х. Для наглядного отображения спектра используют АС последовательного анализа на основе ЭЛТ.

 

Исследуемый сигнал U_ВХ поступает на входной блок (Вх.Б), где усиливаем усилителем или ослабляем аттенюатором до нужного значения и подаем на смеситель (СМ). Смеситель перемножает входной сигнал с сигналом гетеродина, частота которого изменяется по линейному закону с помощью генератора развертки (ГР). С выхода смесителя напряжение комбинированных частот поступает на избирательный устройство (или резонатор), выделяющий сигналы суммарной или разностной частот гетеродина и исследуемого сигнала. С избирательного устройства сигнал поступает на детектор (Д), далее на широкополосный усилитель (ШУ) и индикатор, выполненный на базе ЭЛТ.  Синхронно с изменением частоты гетеродина частота напряжение генератора развертки, усиливаемое усилителем горизонтального отклонения (УГО) перемещает луч ЭЛТ по горизонтали. В момент совпадения комбинационной частоты настройки избирательного устройства на экране ЭЛТ появляется отклик, амплитуда которого пропорциональна амплитуде соответствующей гармоники исследуемого сигнала. Последовательная перестройка гетеродина в полосе анализа позволяет получить картину относительного распределения амплитуд соответствующих спектру сигнала. На экране осциллографа появляется картина.

В анализаторе спектра использую амплитудные или среднеквадратические детекторы (ПАЗ или ПДЗ). Для повышения точности вместо ЭЛТ применяют регистрирующие приборы.