Задача №1. При снятии амплитудной характеристики электронно-лучевой трубки были получены следующие данные:

ν=const

Uвх., В	0	5	10	15	20	25	30	35	40
L, мм	0	2	5	7	12	14	16	17	17

1. Построить амплитудную характеристику ЭЛТ L=f(U_вх.) при ν=const по табличным данным.

2. Определить по графику динамический диапазон, коэффициент нелинейных искажений и чувствительность ЭЛТ.

3. Сделать вывод о возможности применения электронно-лучевой трубки для регистрации биологических сигналов, если известно, что частотный диапазон ЭЛТ (100-50000)Гц.

4. Определить диапазон рабочих частот диагностического прибора, собранной из датчика, время реакции которого t = 0,05сек; усилителя с частотным диапазоном (0 – 20000) Гц и данного УОР.

Решение:

1). Амплитудной характеристикой электронно-лучевой трубки называется график зависимости амплитуды записи L от напряжения на входе регистратора U_вх при постоянной частоте отображаемого или регистрируемого сигнала : L = f (U_вх) при n = const.

Экспериментальные данные сведены в таблицу:

Uвх., В	0	5	10	15	20	25	30	35	40
L, мм	0	2	5	7	12	14	16	17	17

График амплитудной характеристики электронно-лучевой трубки L = f(U_вх.) при n_.= const строим на масштабно-координатной бумаге формата А4 в десятичном масштабе: входное напряжение откладываем по оси абсцисс в десятичном масштабе, а соответствующие им амплитуды записи сигнала по оси ординат тоже в десятичном масштабе.

Из таблицы видно, что диапазон изменения величины U_вх. от О В до 40 В, поэтому отсчёт по оси абсцисс начинаем от 0. За единицу длины по оси ОХ выбираем 5 мм, таким образом 10 В соответствуют 5 см длины оси. Отсчёт по оси ординат следует начать с нуля. Масштаб выбираем таким образом, чтобы весь промежуток L, мм уместился на оси ОУ: в 5 см – одна единица L, мм.

Строим экспериментальные точки и соединяем их плавной кривой, устраняя графическим методом погрешности измерений (проводим кривую между экспериментальными точками, учитывая известный из теории вид амплитудной характеристики ЭЛТ).

2). Определим по графику динамический диапазон ЭЛТ. Динамический диапазон – это диапазон изменения сигнала на входе ЭЛТ, в котором выходной сигнал отображается без амплитудных (нелинейных) искажений. Под искажениями понимают несоответствие формы входного сигнала форме выходного сигнала. Определим на экспериментальном графике линейный участок АВ, опустим перпендикуляры из точек А и В на ось входного напряжения U_вх. и определим U_{вх. min} и U_{вх. max} : U_{вх. min}=5 В, U_{вх. max} =28 В.

Рассчитаем динамический диапазон ЭЛТ: m = = = 5,6

Чувствительность ЭЛТ – это отношение изменения амплитуды выходного отображаемого сигнала к вызвавшему его изменению входного сигнала. Расчёт производят на линейном участке АВ по формуле:

g = = = tg a - чувствительность – тангенс угла наклона линии графика к оси абсцисс (т.к. участок АВ – линейный, то a=const на АВ, а следовательно tg a = const = g на АВ).

Произведём расчёт чувствительности ЭЛТ:

g = = = tg a = = 0,625 ( ).

При выходе отображаемого сигнала за пределы линейного участка амплитудной характеристики (за пределы динамического диапазона) возникают нелинейные (амплитудные) искажения. Для характеристики этих искажений вводят коэффициент нелинейных искажений:

К_н.и. = .

Проведём линию графика на продолжении линейного участка АВ – номинальная зависимость (идеальная – с большой линейностью, т.е. большим динамическим диапазоном, следовательно с большими возможностями по использованию для отображения и регистрации входного сигнала). Определим номинальное L_ном и реальное L_реал значение выходного сигнала, рассчитанные относительно одного входного параметра U_вх, выбранного за пределами линейного участка (правее т.В). Возможно рассчитывать коэффициент нелинейных искажений левее т.А. Мы рассчитаем К_н.и. правее т. В:

Восстановим перпендикуляр из U_вх = 30 В до пересечения с линиями реальной и номинальной зависимостей, получим т. Q и т. N.

Номинальное значение L_ном = 16,4 мм , L_реал = 16,0 мм.

Рассчитаем коэффициент нелинейных искажений:

К_н.и. = = = 0,024×100% = 2,4%