1.1.2 Засоби вимірювання та їх основні параметри

Функціональний генератор (Function Generetor)

Функциональний генератор являє собою джерело зміної напруги, що виробляє сигнали сінусоїдальної, трикутної та прякутної форми.

Зовнішній вид лицьової панелі генератора після подвійного натиснення лівої кнопки миши на його символі, наведений на рис.1.2.

Рисунок 1.2 –Ліцьова панель функціонального генератора

Керування генератором здіснюеться такими органами:

вибір форми сигналу: синусоідальна, трикутна або прямокутна. Для вибору форми вихідного сигналу необхідно натиснути лівою кнопкою миши на відповідному зображенні. Змінення числових значень вихідних параметрів, а також одиниць вимірювання здійснюється методом ”зміщення миші” у відповідному вікні.

- установлення частоти віхідного сигналу. Цей параметор змінюється від 1 до 999 в діапазоні від Гц до МГц.

-установлення коефіцієнта заповнення (тільки для трикутних та прямокутних імпульсів). Цей параметр може змінюватися від 1% до 99%. Для прямокутних коливань зміна цього параметракерує тривалістю імпульса. Для трикутних коливань зміна цього параметра призводить до переміщення піка напруги у часі.

Якщо значення цього параметра дорівнює 50%, то час наростання напруги дорівнює часу його спаду.

- установлення амплітуди вихідного сигналу.Цей параметр змінюється від нульового рівня (рівня постійної складової) до пікового значення. Диапазон числових значень амплітуд складає від 0 до 999 мкВ, мВ, В, кВ.

-установлення зміщення (постійної складової). Пораметр Offset керує наявністю постійної складової в сигналі (рівнем, відносно якого виникають коливання напруги.

Цей параметр може змінюватися від 0% до 100%. Якщо значення цього параметра дорівнює 50 %, то негативні і позитивні напівхвилі напруги знаходяться на однаковій відстані відносно початкового рівня ( умовної вісі).

-вихідні клеми.

При заземленні клеми Common (загальна) на клемах "+" і "-" формуються протифазні сигнали. Якщо навантаження підключене між клемами "+" і "-" генератора, то значення вихідної напруги буде дорівнювати подвоєній амплітуді сигналу.

Осцилограф(Osciloscope)

Осцилограф являє собою прибор для візуального спостереження електричних сигналів. Він відображає зміни амплітуди і частоти сигналів, що досліджуються.Зовнішній вигляд лицьової панелі осцилографа показано на рис1.3.

Рисунок 1.3 – Лицьова панель осцилографа

Цей прилад має два вхідних канали(Chаnnel) - А і В, що дозволяє відображати два сигнали в різних точках схеми. Контакти для підключення знаходяться в правому нижньому кутку.

Пам'ятайте, що для того щоб осцилограф показував правильні результати він повинен обов'язково заземлятися. Відповідний контакт (Ground) є на керуючій панелі.

Час розгортки (Time base)

Цей параметр задається, щоб встановити часовий масштаб по вісі абсцис - кількість секунд на поділку(s/div), та отримати зручні осцілограми сигналів з різною частотою. Значення цього параметра може змінюватися від 0.1 нс до 1 с на поділку (від 1ns/div до 1s/div). Таким чином, якщо ви хочете переглянути один цикл сигналу з частотою 1 кГц, ви повинні вибрати час розгортки 0.1 мс/под. Для сигналів з частотою 10 кГц, цей параметр рівний 0.01 мс/под.

Зміщення відліку по горизонталі (X position)

Цей режим дозволяє пересунути точку відліку по вісі абсцис. Потрібно пам'ятати, що вертикальний відлік не змінюється при зсуві точки відліку по горизонталі. Якщо значення цього параметра дорівнює 0, початок відліку знаходиться в лівому кутку.

Режим розгортки вибирається кнопками

В режимі Y/T на осцилографі спостерігаються процеси, що являють собою функцією часу. Кнопки В/А та А/В дозволяють установлювати режими при яких один вхідний сигнал становлюється функцією другого.

Режими синхронізації (Trigger)

При досліджені динамічних процесів ви можете запускати розгортку осцилографа в певні моменти: під час зрізу або фронту сигналу спосіб тактувания (фронтом або зрізом) можна вибрати, використовуючи режим Edge (фронт) . Цей сигнал може бути як внутрішнім, так і зовнішнім.При внутрішньому запуску використовується режим Auto (від канала А або В), А – від канала А, В – від канала В. У разі використання зовнішнього синхросигналу він повинен подаватися на контакт "Trigger" на лицьовій панелі при натиснені кнопки Ext (зовнішний).

Вертикальний масштаб

Ви можете змінювати значення вертикального масштабу Вольт/под (v/div), щоб отримати зручний розмір сигналу, що досліджується. Значення цього параметру може змінюватися від 10 мкВ/под (10 µV/Div) до 5 кВ/под (5 kV/Div). Таке регулювання можливе для кожного каналу незалежно. Якщо амплітуда вхідного сигналу рівна 1 В, то необхідно вибрати масштаб 0.5 В/под.

Зміщення по вертикалі (Y position)

Якщо ви хочете розвести зображення сигналів в каналах А і В на деяку відстань, щоб порівняти їх параметри, використовуйте цей режим. Таке зміщення перетворення можливе для кожного каналу окремо.

Режими AC/0/DC.

Кожний канал може бути перемкнений у відповідний режим. Це дозволяє відображати тільки змінну складову сигналу (режим АС) або суму змінної і постійної складових (режим DC). Виберіть режим "DC", щоб переглядати сигнал таким, яким він є. У режимі «0» вхід осцилографа підключається до точки нульового потенціалу.

Клацнувши лівою кнопкою миші на кнопці Expand, ви можете збільшити розмір екрана осцилографа (рис.1.4). Цей режим використовується для вимірювань параметрів сигналів(амплітуди, тривалості імпульсів, періоду) за допомогою візирних ліній (двох вертикальних ліній червоного і синього кольорів, які переміщуються по екрану за допомогою лівої кнопки миші). При цьому в індикаторних вікнах під екраном приводяться результати вимірювань напруг, часових інтервалів (між візирними лініями).

Рисунок 1.4 – Лицьова панель осцилографа в режимі Expand

Генератор слів(Word Generator)

Генератор слів використовується для формування 16 – розрядних двійкових слів. Зовнішний виглят лицьової панелі генератора показано на рис. 1.5.

Рисунок 1.5 – Лицьова панель генератора кодів слів при установці діаграми його роботи (режим “Pattern")

Він також часто використовується як джерело синхросигналів (вихід “Data ready").

Керування генератором подвійних слів

Ліва частина лицьової панелі відображає шістнадцяткові коди подвійних слів.

Кожна кодова комбінація заноситься за допомогою клавіатури, при цьому номер комірки, що редагується, фіксується у віконці EDIT блоку ADRESS. Усього таких комірок – 2048.

Для того, щоб ввести значення в полі 16-ричне слово, підведіть в потрібне місце курсор мишки, клацніть лівою кнопкою і вводьте символи від "0" до "F". Введений текст можна редагувати аналогічним способом.

У процесі роботи генератора в блоці ADRESS индицируються номери поточної чарунки (CURRENT), комірки початку (INITIAL) і кінця (FINAL) роботи.

Видавані на 16-ть виходів (унизу панелі генератора) кодові комбінації индицируються в текстовому (ASCII) и двійковому (BINARY) кодах.

Зробіть активним генератор слів. Слова на виходи поступають в паралельному подвійному коді в режимах "Step" – «покроковий», "Burst" – «партією слів» або "Cycle" – «циклічно». Горизонтальний рядок підсвітить поточне слово на дисплею.

Кроковий режим генератора слів (Step). Команда пересилає одне слово і пересуне покажчик на одну позицію вниз.

Команда Burst. Ця команда перешле послідовно всю партію слів від значення, встановленого у вікні Initial (початок), до значення, вказаного у вікні Final (кінець).

Команда Cycle. Дозволяє посилати послідовність керуючих слів, що повторюються доти, поки не буде натиснена кнопка мишки.

Зразки слів

Ви можете зберігати набрані комбінації у файл з розширенням *.dp (Save), очищати (Clear buffer) або завантажувати з файлу з розширенням *.dp (Open) набрані комбінації, використовуючи відповідні команди в режимі “Pattern".

В режимі “Pattern" также можно:

- заполнить все ячейки кодовыми комбинациями, начиная с 0000 в нулевой ячейке и далее с увеличением числа на 1 в каждой последующей ячейке вплоть до FFFF в последней (Up counter);

- заполнить все ячейки кодовыми комбинациями, начиная с FFFF в нулевой ячейке и далее с уменьшением числа на 1 в каждой последующей ячейке вплоть до 0000 в последней (Down counter);

- заполнить каждые четыре ячейки кодовыми комбинациями 1-2-4-8 со смещением их в следующих ячейках вправо (Shift right);

- заполнить каждые четыре ячейки кодовыми комбинациями 1-2-4-8 со смещением их в следующих ячейках влево (Shift left).

Генератор слів виробляє на виході “Data ready" тактуючі імпульси, співпадаючі з кожним словом.

В режимі зовнішнього запуска генератора (External) цей вихід використовується в тому випадку, якщо досліджуваний пристрій має властивість підтвердження отриманого слова. В цьому випадку після одержання чергової кодової комбінації і супровідного сигналу DATA READY досліджуваний пристрій повинен видати на клему в блоці Trigger генератора сигнал підтвердження одержаних даних, що зробить черговий запуск генератора по позитивному ( ) або негативному( ) перепадах сигналу.

Логічний аналізатор (ЛА) (Logic Analyzer)

Логічний аналізатор призначен для відображення на екрані монітора 16 – розрядних кодових послідовностей одночасно в 16 точках схеми. Зовнішний вигляд лицьової панелі ЛА приведено на рис.1.6.

Ліва частина лицьової панелі містить вертикальний дисплей, який відображає логічний стан подвійних сигналів, що приходять у кожний такт на кожний з вхідних каналів. На екрані ЛА інформація відображається у вигляді часових діаграм. Масштаб зображення часових діаграм можна змінити установкою різних значень у вікні “Clocks per division".

Аналізатор має лінійку прокрутки по горизонталі, що дозволяє аналізувати процеси на великому інтервалі часу.

Рисунок 1.6 – Лицьова панель логічного аналізатора при установці режиму “Clock Setup"

Команди керування: Stop і Reset. Команда Stop зупиняє формування часових діаграм на екрані ЛА, але відображення інформації на вертикальному дисплеї продовжується. Команда Reset повністю скидає свідчення аналізатора.

Індикатори T1, T2 і T2-T1 відображають значення часових інтервалів від моменту запуску схеми до першого з курсорів, до другого курсора, та часовиї інтервал між курсорами відповідно.

У блоці Clock маються клеми для підключення як звичайного (Extend), так і виборчого (Qualifier) джерела сигналів, що запускають, параметри яких можуть бути встановлені в меню “Clock Setup”, яке визивається кнопкою Set.

Режим “Clock Setup" дозволяє встановити вид перепаду (Clock edge) імпульсів, що запускают аналізатор, – позитивний (Positive) або негативний (Negative), з використанням зовнішнього (External) або внутрішнього (Internal) джерела імпульсів (Clock mode), задати частоту в режимі внутрішнього запуску (Internal clock rate).

У блоці Logic analyser можна встановити число тактів, що передують запуску аналізатора (Post-trigger samples) і число тактів після запуска аналізатора (Pre-trigger samples) і, тим самим, загальна кількість тактів, що спостерігаються у вікні логічного аналізатора, а також гранична напруга для запуску (Treshold voltage).

Додаткові умови запуска аналізатора по необхідній кодовій комбінації можуть бути обрані за допомогою діалогового вікна, яке визивається кнопкою Set в блоці Trigger.

Логічний перетворювач (Logic Converter)

Зовнішний вигляд лицьової панелі логічного перетворювача наведено на рис.1.7.

Рисунок 1.7 – Лицьова панель логічного перетворювача

На лицьовій панелі перетворювача знаходяться клеми входів (А-Н) та виходаOut, дисплей для отображення таблиці істонності, екран – строка для отображення бульова вираза (з низу). Справа від дисплея знаходиться панель Conversions (перетворення) на котрій мнемонічно вказані можливі види перетворень:

-схема - таблиця істинності;

-таблиця істинності – бульовий вираз;

таблиця істинності – спрощенний бульовий вираз

-бульовий вираз – таблиця істинності;

-бульовий вираз – схема;

- бульовий вираз – схема на ЛЕ Шеффера.

Перетворення «Схема-таблиця істинності»

Підключіть входи перетворювача до входів схеми, що досліджується. З'єднайте виход схеми, з вихідним контактом перетворювача Out.

Щоботримати таблицю істинності для даної схеми, натисніть кнопку .

Перетворення таблиця істинності - Бульовий вираз

Щоботримати бульовий вираз з даної таблиці істинності натисніть кнопку .

При цьому бульові вирази будуть відображатися в текстовому полі екран - строки.

При виборі режиму "таблиця істинності - спрощений бульовий вираз", то бульовий вираз буде отриман в мінімізованій формі. Система проектування використовує метод Quine-McCluskey для мінімізації бульових функцій. Цей метод дозволяє виробляти перетворення для систем з великою кількістю входів в порівнянні з картами Карно.

Перетворення «Бульовий вираз - таблиця істинності»

Для того, щоб перетворити бульовий вираз в таблицю істинності необхідно бульовий вираз занести в текстове поле екран – строки за здалегіть активізуючи там мишкою курсор, використовуючи символи А…Н при інверсії А’…H’. Щоб отримати бульовий вираз в мінімальному варіанті, спершу перетворіть його в таблицю істинності, а потім зворотньо.

Перетворення " Бульовий вираз - схема"

Ця команда створює принципову схему на основі бульових виразів з елементів, що знаходяться в бібліотеці EWB. Після виконання цієї команди, на робочому просторі з'явиться прямокутна область, яка буде обкреслювати розміри отриманої схеми. Ви можете здвинути цю рамку перед тим, як клацніть першою кнопкою мишки і схема зафіксується на робочому полі. З отриманою схемою ви можете виконувати всі команди, що знаходяться в меню. Щоб вибрану групу елементів зробити неактивними, натисніть другу kнопку мишки.

Перетворення ”Бульовий вираз - схема на елементах Шеффера

Ця команда дозволяє створити схему на основі бульових виразів, використовуючи тільки елементи Шеффера.

Якщо ви хочете визначити логічні стани в формі таблиці істинності, введіть "0" або "1" в поля, а потім створіть бульовські вираження для схеми. Використовуючи такий метод, ви можете створювати всілякі схеми.