4. Контрольнi запитання та завдання

1) Якi Ви знаєте засоби й методи вимiрювання частоти?

2) У чому суть порiвняння частот методом кругової розгортки з модуляцiєю яскравостi променя?

3) З якою метою застосовується приймач-компаратор?

4) Дати визначення абсолютної, вiдносної і зведеної похибки. Вказати на можливi джерела систематичної похибки в данiй роботi.

5) Перелiчити основні операцiї, якi виконуються при перевiрцi вимiрювальних приладiв.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №7

Вимiрювання параметрiв iмпульсних сигналiв

1. Мета роботи

Ознайомитись із принципом роботи генератора iмпульсiв Г5-63. Дослiдити параметри iмпульсiв за допомогою осцилографа та iмпульсного вольтметра.

2. Короткi теоретичнi вiдомостi

Електричним iмпульсом називають короткочасну стрибкоподiбну змiну електричної напруги або сили струму. Електричнi iмпульси постiйного струму або напруги (однополярнi), якi не мiстять у собi ВЧ-коливань, називають вiдеоiмпульсами (рис. 7.1). Електричнi iмпульси, що обмежені в часi ВЧ або НВЧ електромагнiтними коливаннями, огинаюча крива яких має форму вiдеоiмпульсу, називаються радiоiмпульсами (рис. 7.2). Сигнали можуть складатися з одного або кiлькох iмпульсiв, що утворюють групу або нескiнченну послiдовнiсть.

Рис. 7.1. Iдеальний прямокутний відеоімпульс.

Рис. 7.2. Iдеальний прямокутний радiоiмпульс

За характером змiни в часi розрiзняють електричнi iмпульси прямокутної, пилоподiбної, дзвоноподiбної та iнших форм (рис. 7.3). Найширше використовуються прямокутнi вiдеоiмпульси, на основi яких формуються синхронiзуючi, керуючi та iнформацiйнi сигнали в обчислювальнiй технiцi, радiолокацiї, телебаченнi, цифрових системах передачi та обробки iнформацiї тощо.

Пилоподiбнi та експоненцiйнi вiдеоiмпульси використовуються, наприклад, у системах розгортки телеприймачiв, радiолокацiйних iндикаторiв, осцилографiв, а також при формуваннi складних радiолокацiйних сигналiв із внутрiшньоiмпульсною частотною модуляцiєю.

Рис. 7.3.

Реальний вiдеоiмпульс може мати дуже складну форму (рис. 7.4), яка характеризується такими параметрами:

1) X_max, X_min максимальнi та мiнiмальнi рiвнi сигналу;

2) амплiтуда X_M iмпульсiв, яка дорiвнює рiзницi максимального та мiнiмального рiвнiв сигналу: ;

3) тривалiсть iмпульсу T_i, що визначається на рiвнi . Коефiцiєнтa, який знаходиться в дiапазонi вiд 0 до 1, вибирається виходячи з критерiю забезпечення максимальної точностi вимiрювання в точцi перегину або з умови рiвностi , деX_пор – пороговий рiвень сигналу. Здебiльшого T_i визначається при a=0,5;

4) тривалiсть фронту T_ф та спаду T_с iмпульсу, якi здебiльшого оцiнюються як рiзниця моментiв перетину сигналом рiвня 0,1X_M i 0,9X_M;

5) спад вершини X, який вiдраховується вiд X_max до рiвня, що вiдповiдає рiзкому зламу сигналу, там, де друга похiдна є максимальною ();

6) крутизна фронту _ф i спаду _с, яка є швидкiстю змiни сигналу на цих дiлянках iмпульсу i визначається за формулами:

; ;

7) додатний +X_a та вiд'ємний -X_в викиди;

8) перiод повторення T_п iмпульсiв – найменший промiжок часу, за який сигнал повертається в початковий стан. Вiн визначається на тому рiвнi, що й тривалiсть iмпульсу. З урахуванням цього визначення перiодичнi iмпульснi сигнали аналiтично можна виразити так: , деk – будь-яке цiле число;

9) для оцiнки спiввiдношення мiж T_i i T_п вводять два параметри: коефiцiєнт заповнення i шпаруватiсть.

За частотним розподiлом електричнi iмпульси характеризуються спектром, який можна отримати в результатi розкладу часової функцiї в ряд Фур’є (для перiодичної послiдовностi однакових електричних iмпульсiв) або iнтеграл Фур’є (для однократних iмпульсiв).

Вiдеоiмпульси виробляються iмпульсними генераторами або формуються в радiотехнiчних схемах. Радiоiмпульси утворюються в радiопередавальному пристрої при дiї вiдеоiмпульсiв на коливання високої частоти. При детектуваннi радiоiмпульсiв знову отримуються вiдеоiмпульси, оскiльки вони є огинаючими кривими радiоiмпульсiв. Дослiджуються здебiльшого вiдеоiмпульси та огинаючi кривi радiоiмпульсiв.

Рис. 7.4.

Сучаснi iмпульснi генератори, якi дозволяють виконувати вимiрювання рiзноманiтних параметрiв радiотехнiчних присторїв, найзручнiше класифiкувати за призначенням. Можна видiлити такi основнi типи iмпульсних генераторiв: загального використання; для зняття перехiдних та амплiтудних характеристик; для вимiрювання часових параметрiв радiотехнiчних пристроїв; iмпульснi генератори спектра; генератори iмпульсiв струму.

Основнi технiчнi вимоги, якi висуваються до генераторiв вiдеоiмпульсiв, такi: широкий дiапазон змiни частоти повторення iмпульсiв; широкий дiапазон змiни тривалостi iмпульсiв; якнайменшi величини параметрiв iмпульсiв: спаду вершини X, тривалостi фронту T_ф та спаду iмпульсу T_с.