Основы радиоэлектроники и связи.-1

Рисунок 3.6.(26.6)

В осциллографах применяются широкополосные ЭЛТ с электростатическим управлением. На пластины X подается пилообразное напряжение развертки (рисунок 3.7, а).

Рисунок 3.7(26.7)

Во время прямого хода луча Тпр линейно нарастающее напряжение перемещает луч по экрану слева направо. Так как смещение луча прямо пропорционально приложенному напряжению, то линейность нарастания напряжения развертки гарантирует неизменность по оси х масштаба изображения. Во время обратного хода Тобр напряжение на пластинах X

уменьшается, луч быстро перемещается обратно. Для того чтобы обратный ход луча не наблюдался на экране, во время обратного хода вырабатывается импульс отрицательной полярности (рисунок 3.7, б), который подается на модулятор ЭЛТ и гасит луч.

На пластины Y ЭЛТ поступает усиленный исследуемый сигнал. Он перемещает луч вверх и вниз по оси y. Так, во время прямого хода луча по оси х на экране ЭЛТ луч вычерчивает кривую, по форме совпадающую с отрезком исследуемого сигнала (рисунок 3.7, в). Такой процесс повторяется во время следующего прямого хода луча. Очевидно, при многократном

42

вычерчивании кривой на экране ЭЛТ будет четко наблюдаться одна кривая,

если каждый раз луч будет чертить одну и ту же кривую. Это возможно только при строгой синхронизации колебания развертки с наблюдаемым сигналом.

К а н а л Y предназначен для передачи исследуемого сигнала на

вертикально-отклоняющие пластины и включает в себя входное устройство,

линию задержки и усилитель Ау.

Входное устройство состоит из набора делителей напряжения со ступенчато изменяемым коэффициентом передачи и входного предварительного усилителя. Линия задержки необходима при исследовании импульсных сигналов для опережающего запуска генератора развертки. Усилитель Ау с

симметричным выходом обеспечивает усиление сигнала, необходимое для

отклонения луча ЭЛТ в пределах экрана по вертикали.

Основные параметры канала Y—коэффициент отклонения, полоса пропускания или время нарастания переходной характеристики и входные

сопротивление и емкость.

Коэффициент отклонения Кв определяется как отношение входного напряжения иу к значению отклонения луча h на экране ЭЛТ. Минимальное значение коэффициента отклонения ограничивается собственными шумами и дрейфом нуля усилителей канала Y.

Полоса пропускания или время нарастания переходной характеристики

канала Y ограничивает быстродействие осциллографа. Они определяются постоянной времени y , равной произведению выходного сопротивления Riy

усилителя Ау и емкости отклоняющих пластин Y ( y = RiyCy). Для уменьшения

y приходится увеличивать мощность усилителя.

К а н а л X предназначен создания и подачи на горизонтально-

отклоняющие пластины напряжения развертки. Канал состоит из генератора пилообразного напряжения, усилителя Ах и устройства синхронизации и

43

развертки. Применяются автоколебательный, ждущий и одиночный виды разверток.

Автоколебательная развертка обеспечивается автоколебательным режимом генератора пилообразного напряжения. В этом режиме устройство синхронизации управляет периодом развертки Тх так, что в него укладывается целое число периодов исследуемого сигнала Ту (Тх = пТу, п= 1, 2, 3, . . .).

Ждущая развертка реализуется с помощью ждущего режима работы генератора пилообразного напряжения. В этом режиме генератор, получив запускающий синхроимпульс, генерирует один период пилообразного колебания, затем ждет поступления следующего синхроимпульса. Ждущую развертку используют при исследовании редко повторяющихся импульсных сигналов.

Одиночная развертка осуществляется так же, как и ждущая, с тем отличием, что устройство синхронизации и запуска вырабатывает всего один запускающий импульс. Такую развертку применяют при фотографировании исследуемых сигналов.

Для измерения временных интервалов с повышенной точностью в специальных осциллографах применяют задержанную и задерживающую развертки.

Задержанная развертка—такой вид развертки, когда генератор пилообразного напряжения запускается с заданной задержкой после запускающего импульса. Время задержки этой развертки задается оператором с помощью другого генератора сигнала задерживающей развертки.

Предварительное исследование всего сигнала производится при использовании генератора задерживающей развертки. Затем, если необходимо более детально исследовать какую-то часть сигнала, оператор задает начало интересующего его участка путем установки порогового напряжения. В тот момент, когда напряжение генератора задерживающей развертки становится равным пороговому напряжению, запускается генератор

44

задержанной развертки, который обеспечивает развертку в несколько раз быстрее задерживающей.

К а н а л Z обеспечивает возможность управлять яркостью изображения на экране ЭЛТ. Сигнал управления яркостью подается на модулятор ЭЛТ.

Например, если на вход этого канала подается последовательность прямоугольных импульсов, то изображение представляется не как сплошная линия, а как последовательность светящихся точек. Канал Z используется в основном для яркостной отметки характерных участков осциллограммы.

Калибраторы амплитуды и длительности представляют собой генераторы сигнала с точно заданными амплитудой и периодом.

Калибровочный сигнал подается на вход Y осциллографа. Изменением коэффициента усиления усилителей канала Y устанавливается нужный коэффициент отклонения Кв. Изменением скорости нарастания напряжения развертки устанавливается масштаб по оси х.

Универсальные осциллографы непригодны для исследования быстро протекающих процессов (импульсов нано- и пикосекундной длительности)

из-за ограниченности полосы пропускания канала и малой скорости развертки. Для исследования быстрых процессов применяют скоростные осциллографы на трубках бегущей волны. Выпускают также стробоскопические осциллографы, принцип действия которых основан на преобразовании временного масштаба исследуемого импульса с помощью электронного стробоскопического преобразователя. После такого преобразования растянутый во времени сигнал может быть исследован универсальным осциллографом.

Такие параметры сигнала, как амплитуда, длительность времени нарастания и спада и др., по изображению на экране ЭЛТ приходится измерять визуально. Этот процесс мало точен, достаточно трудоемок и утомителен.

Существенное повышение точности и производительности измерений дает

45

применение цифровых осциллографов, реализуемых с применением микропроцессоров (МП).

3.6 Цифровые осциллографы

Обобщенная схема цифрового осциллографического устройства показана на рисунке 3.8.

Рисунок 3.8 (26.8)

Входное устройство ВУ нормирует входной сигнал, смещая его и усиливая до значений, пригодных для преобразования в цифровую форму.

Коэффициенты нормирования входного сигнала могут устанавливаться вручную или выбираться автоматически по командам микропроцессора.

Входное устройство вырабатывает также сигналы синхронизации и запуска осциллографа.

На аналого-цифровой преобразователь АЦП подается сигнал определенной амплитуды. С выхода АЦП на МП поступает цифровой код преобразованного сигнала. Метрологические параметры цифрового осциллографа—быстродействие и точность в основном определяются параметрами АЦП, поэтому в осциллографах используются наиболее точные преобразователи. Метки времени—тактовые и цикловые импульсы— вырабатывает таймер Т—функциональный узел, в состав которого входят генератор тактовых импульсов и формирователи других необходимых

46

сигналов времени. Сигналы синхронизации, поступающие на таймер с входного устройства, могут использоваться для подстройки частоты и фазы генерируемых импульсов и для запуска генератора.

Микропроцессор в цифровом осциллографе осуществляет общее управление работой всех функциональных узлов. Наличие МП позволяет осуществлять адаптивное согласование параметров осциллографа с параметрами исследуемого сигнала (адаптивная дискретизация, адаптивное квантование). Микропроцессор применяют также для расчета параметров сигнала (например, длительностей и времен нарастания импульсов,

амплитуд), для цифровой фильтрации и других преобразований.

Назначение оперативного запоминающего устройства (ОЗУ)—запомнить и хранить массивы данных, отображающих входной сигнал.

Типовой цикл работы цифрового осциллографа состоит из циклов записи и наблюдения. Во время цикла записи поступающий на вход осциллографа аналоговый сигнал преобразуется в цифровой и запоминается в ОЗУ.

Во время цикла наблюдения цифровой сигнал считывается с ОЗУ и подается на устройство отображения.

Разделение во времени циклов записи и наблюдения позволяет исследовать одиночные импульсы, осуществлять трансформацию временного масштаба сигнала путем изменения скорости считывания, отдельно выделять наиболее интересные участки сигнала, а также подвергать сигнал заданной обработке. Типовым примером такой обработки является цифровая фильтрация сигнала, применяемая для подавления помех.

В цифровых осциллографах используются устройства отображения на ЭЛТ и на матричных индикаторных панелях. В первом случае цифровые сигналы с помощью ЦАП преобразуются в аналоговые и подаются на отклоняющие пластины трубки.

47

При отображении на матричной индикаторной панели коды отсчетов сигнала через дешифратор поступают на соответствующие элементы панели.

Рисунок 3.9 (26.9)

Измерение параметров и характеристик радиоэлектронных цепей

реализуется по обобщенной схеме, показанной на рисунке 3.9.На вход исследуемой цепи подается сигнал от измерительного генератора. С выхода цепи сигнал поступает на измеритель параметров сигнала. Параметры исследуемой цепи определяются путем сравнения параметров сигналов на выходе и входе цепи. Например, измеряемая амплитудно-частотная характеристика определяется частотной зависимостью отношения амплитуд выходного и входного сигналов, фазочастотная характеристика—частотной зависимостью разности фаз выходного и входного гармонических сигналов.

Промышленность выпускает специализированные измерители параметров и характеристик цепей.

48

максимально индицируемое число на основной шкале составляет

50000;

базовая погрешность (при измерении постоянного напряжения)

составляет ± 0,02 % (GDM-8246), ± 0,03 % (GDM-8245);

автоматический и ручной выбор диапазона измерения;

измерение тока до 20 А;

измерение напряжения до 1200 В;

выбор опорного сопротивления при измерениях в дБм (только

GDM-8246);

верхняя граница рабочей полосы частот 100 кГц (GDM-8246), 50

кГц (GDM-8245);

сохранение параметров профиля после выключения питания

(только GDM-8246);

обеспечение интерфейсных функций по стандартам RS-232, GPIB

(только GDM-8246).

Вольтметры могут применяться для контроля и измерения электрических параметров при производстве и ремонте радиоэлектронной аппаратуры и электрорадиоэлементов, при научных и экспериментальных исследованиях в лабораторных и цеховых условиях.

Вольтметры предназначены для работы от сети переменного тока:

GDM-8246: (100 ± 10) В, (120 ± 12) В, (220 ± 22) В, (230 ± 23) В;

GDM-8245: (115 ± 17) В, (230 ± 35) В;

частотой (50 ± 0,5) Гц, (60 ± 0,5) Гц, с содержанием гармоник до 5 %.

4.2 Технические данные

50