Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Схемотехника аналоговых электронных устройств. Учебно-методическое пособие
.pdf
было контролировать параметры входного сигнала. Аналоговый же
сигнал с выхода исследуемой схемы подается на другой вход HS3 –
CH2 (канал 2). На обоих входах аналоговые сигналы с помощью АЦП
преобразуются в цифровые. Далее эти сигналы передаются через USBпорт на ПК для проведения измерений на встроенных виртуальных
измерительных приборах: осциллографе, анализаторе спектра, измерителях АЧХ
диапазона, вольтметре.
и ФЧХ, амплитудной характеристики и динамического
3.2. ГЛАВНОЕ ОКНО ВИРТУАЛЬНОГО
ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО СТЕНДА
Процедура измерения при помощи ВП реализуется следующим образом. Исследуемое устройство подключается к стенду, как это показано на структурной схеме (рис. 3.1). На ПК запускается программа
«Мультимер». На дисплее появляется главное окно измерительного
стенда с набором доступных измерительных приборов (рис. 3.2).
Рис. 3.2. Главное окно виртуального измерительного стенда
Выбрав и настроив прибор, пользователь должен проводить измерения, которые можно оформить в виде отчета или протокола измерений.
11
Главное окно измерительного стенда можно условно разделить на
две части: левую и правую (рис. 3.2). В левой части находятся виртуальный осциллограф и виртуальный генератор сигналов, а также кнопка выхода из программы и кнопка создания отчета по измеренным
данным. Левая часть окна остается неизменной в течение всего времени работы с
программой. В правой части находятся все остальные виртуальные инструменты: «V, F» (вольтметр и частотомер), «Спектр»
(анализатор спектра), «АЧХ и ФЧХ», «Годограф» и «АХ» (амплитудная характеристика). Одновременно пользователю доступен только
один из них. Переключение инструментов выполняется при помощи
вкладок в верхней части правого полуокна. При запуске программы по
умолчанию отображается инструмент
«V, F».
12
4. РАБОТА С ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМИ ПРИБОРАМИ
4.1. ОСЦИЛЛОГРАФ
Виртуальный осциллограф (рис. 4.1) позволяет не только наблюдать осциллограммы входного и выходного сигнала исследуемого
устройства, но и измерять их параметры (амплитуду, частоту), а также
переходные искажения.
Рис. 4.1. Вид лицевой панели осциллографа
Для корректного воспроизведения сигнала на осциллографе требуется выполнить настройку АЦП исходя из параметров испытательного
сигнала, необходимой частоты дискретизации и количества отсчетов
13
для записи (вкладка «АЦП»). Если по ходу выполнения конкретной
работы нет специальных указаний, то частоту дискретизации следует
установить 1 МГц, а длину записи 5000 отсчетов. Настройка, проведенная для АЦП, является общей для всех остальных виртуальных
приборов.
В окне «Источник запуска» надо выбрать «Генератор», а в окне
«Режим запуска» – «Возрастание».
Во вкладке «
Шкала» ВП необходимо задать нижние и верхние пределы осей и единицы измерения таким образом, чтобы наглядность
изображения на экране осциллографа была наилучшей. В процессе работы пределы осей можно менять, щелкнув по ним левой кнопкой
мыши (ЛКМ).
В строке «Канал 1» («Канал 2») имеется три окна, в которых можно
менять цвет осциллограммы
, максимальный уровень сигнала в канале
и характер сигнала (AC/DC). Если вы установите уровень ниже реальной амплитуды сигнала в канале, то осциллограмма сигнала получится
срезанной по этому уровню. Если же, напротив, уровень будет значительно превосходить амплитуду сигнала, то это ухудшит качество осциллограммы. Если в третьем окне установлен режим
АС, то это означает, что при отображении сигнала учитывается только его переменная
составляющая; если же установлен режим DC, то еще и постоянная
составляющая.
Для точного измерения параметров сигнала, а также переходных
искажений (время установления, спад, выброс) импульса на выходе
исследуемого устройства предусмотрены специальные следящие курсоры. Для их активизации требуется
открыть вкладку «Курсоры» на
панели управления осциллографом и нажать на кнопку с синей или
розовой полоской (или на обе кнопки). На экране появятся две пересекающиеся линии. Точка пересечения этих линий автоматически привязывается к изображению сигнала, а текущие координаты этой точки
(время и уровень) отображаются в специальных окошках внутри
вкладки. Передвигая с помощью мыши вертикальную линию курсора,
можно измерить уровень сигнала в нужные моменты времени.
Когда на экране осциллографа отображено два сигнала, курсор
привязывается к одному из них. Для того чтобы привязать его к другому сигналу, нужно при помощи мыши переместить горизонтальную
линию на изображение этого сигнала.
Анализатор
спектра, измерители АЧХ, ФЧХ, амплитудной харак-
теристики также имеют режимы работы с курсорами.
14
4.2. ГЕНЕРАТОР СИГНАЛОВ
Генератор сигналов (рис. 4.2) может формировать различные сигналы с различными параметрами. Для проведения лабораторных работ
по курсу САЭУ необходимы синусоидальный и прямоугольный сигналы. Пользователь имеет возможность задавать следующие параметры
генерируемого сигнала: частоту, амплитуду, смещение и начальную
фазу. Диапазон изменения этих параметров определяется возможностями ЦАП: максимальная частота 10 МГц, максимальное выходное
напряжение 12 В.
Рис. 4.2. Вид лицевой панели генератора сигналов
При выборе прямоугольного сигнала становится доступным
окошко, в котором задается коэффициент заполнения. Форма сигнала
отображается на специальном экране в верхнем левом углу окна генератора.
4.3. ВОЛЬТМЕТР
В верхней части правой панели находится ВП «Вольтметр»
(рис. 4.3). С его помощью можно измерять следующие значения
напряжения входного сигнала: среднеквадратическое, амплитудное,
максимальное, минимальное, среднее. Выбор измеряемого значения
осуществляется в окошке с соответствующим названием.
В окошке с названием «Шкала» устанавливаются пределы шкалы
вольтметра и единицы измерения напряжения (В или мВ).
15
Рис. 4.3. Вид лицевой панели вольтметра
«Вольтметр» содержит два индикатора: левый показывает значение
напряжения на первом канале (CH1), а правый – на втором (CH2).
4.4. ИЗМЕРИТЕЛЬ АЧХ И ФЧХ
Для снятия частотных характеристик необходимо на генераторе
сигналов установить синусоидальный сигнал. Амплитуду сигнала задать такую, при которой усилитель будет работать в линейном режиме.
На лицевой панели измерителя частотных характеристик (рис. 4.4)
установить пределы изменения частоты и количество точек для построения характеристик.
Далее необходимо активировать канал 2, выбрать логарифмический масштаб по
оси частот и уровень нормировки АЧХ, равный 1,
нажать кнопку «ЗАПУСК».
Для построения нормированной АЧХ необходимо с помощью курсора определить коэффициент передачи устройства, соответствующий
плоской части АЧХ (это не всегда максимальный коэффициент передачи!). Затем ввести это значение в окошко «Уровень нормировки
АЧХ» и нажать кнопку «ЗАПУСК».
Можно коэффициент передачи (
абсолютный и относительный) вы-
ражать и в децибелах.
16
Рис. 4.4. Вид лицевой панели измерителя АЧХ и ФЧХ
С помощью курсора по нормированной АЧХ достаточно просто
определить частоты среза. Например, на рис. 4.4 нижняя частота среза
равна примерно 163 Гц.
4.5. ИЗМЕРИТЕЛЬ СПЕКТРА
ВП «Спектр» (рис. 4.5) позволяет не только наблюдать спектры
входного или выходного сигнала, но и измерять амплитуды гармонических составляющих этих спектров и коэффициент гармоник.
17
Рис. 4.5. Вид лицевой панели измерителя спектра
Для этого необходимо на генераторе сигналов установить нужный
по форме сигнал с требуемой амплитудой. На лицевой панели ВП
«Спектр» (рис. 4.5) установить диапазон частот, в пределах которого
вы хотите наблюдать спектр входного или выходного сигнала, а также
верхний предел по шкале «Амплитуда». Для наглядности изображения
этот предел должен быть как можно
ближе к ожидаемой амплитуде
первой гармоники. Далее необходимо активировать нужный канал.
Амплитуды гармоник можно измерить с помощью курсора.
Для измерения коэффициента гармоник в процентах или децибелах надо выбрать нужную размерность (проценты, относительные
единицы), количество учитываемых гармоник и нажать кнопку «Измерить».
18
4.6. ИЗМЕРИТЕЛЬ АМПЛИТУДНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ
И ДИНАМИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНА
Виртуальный прибор «АХ» (рис. 4.6) предназначен для измерения
амплитудных характеристик усилительных схем. Этот прибор работает
совместно с ВП «Генератор сигналов».
Рис. 4.6. Вид лицевой панели измерителя амплитудной
характеристики
Для снятия амплитудной характеристики на генераторе сигналов
необходимо выбрать синусоидальный сигнал. Частота сигнала должна
соответствовать плоской части АЧХ исследуемого усилителя (в наших
случаях это 1 кГц). Установить верхний предел изменения амплитуды
входного сигнала, количество точек для построения характеристики и
19
нажать кнопку «ЗАПУСК». По этим данным программа автоматически
вычисляет шаг изменения амплитуды входного сигнала. При каждом
значении амплитуды входного сигнала в программе происходит измерение амплитуды первой гармоники выходного сигнала. Полученные
результаты отображаются на графике.
4.7. СОХРАНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
Виртуальные приборы из состава стенда «Мультимер» позволяют
пользователю сохранять результаты измерений для их добавления в
отчет и дальнейшей обработки. Для сохранения результатов необходимо навести курсор на соответствующий график в панели ВП, щелкнуть по нему правой кнопкой мыши и выбрать пункт меню «Добавить
в отчет». При этом открывается окно диалога
, в котором надо ввести
путь и имя файла отчета, например, <С:\TEMP\LAB3> и <OSC1>.
Если указанная в поле ввода «Сохранить в:» папка не существует,
то она будет создана. При следующем сохранении результатов измерений система сама предложит сохранить их в этой папке.
При сохранении осциллограмм в указанной папке создается графи-
ческий bmp-
файл с изображением осциллограммы и подписанными
координатными осями. Этот файл готов к добавлению в отчет. Например, в MS Word нужно выполнить команду: «Меню» – «Вставка» –
«Рисунок» – «Из файла».
Аналогичным образом сохраняются характеристики, снимаемые
измерителями АХ, АЧХ и спектра. При сохранении АЧХ файл с графическим изображением дополняется одноименным текстовым файлом с
числовыми отсчетами АЧХ. Эти данные можно использовать для
построения АЧХ в другой системе, например в Excel. Данные об АЧХ
сохраняются в виде двух столбцов числовых значений, разделенных
пробелом. Для построения АЧХ в Excel следует:
1) открыть файл с отсчетами в «Блокноте», выделить все данные и
скопировать их в буфер обмена;
2) в Excel выполнить команду
«Вставить», после чего соответству-
ющие значения появятся в ячейках таблицы;
3) в Excel выполнить команды «Вставить» – «Диаграмма» – «Гра-
фик» и указать в качестве источника данных для оси X столбец «Частота», а для оси Y – столбец «Амплитуда».
Аналогичным образом можно построить на одном графике две и
более зависимости.
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]