4.9. Цифровые осциллографы.
Появление элементной базы современных цифровых устройств позволило строить цифровые осциллографы высокого качества при приемлемой стоимости. Кроме того, современные цифровые осциллографы имеют ряд преимуществ, обусловленных тем, что информация в них хранится в цифровом виде, что позволяет её обрабатывать аналогично тому, как это делается в компьютерах. Современный цифровой осциллограф становится прибором не только для наблюдения и измерения электрических сигналов, но и мощным средством анализа и синтеза сигналов, что позволяет называть анализатором сигналов.
Структуру цифрового осциллографа можно представить в следующем виде,
показанном на рисунке 4.31.На схеме рисунка 4.31 обозначено:
КлВ– клавиатура;ВУ– входное устройство;СХ– система синхронизации;ВИ– внутренний интерфейс;АЦП– аналого-цифровой преобразователь;ПЗУ– постоянное запоминающее устройство, в котором хранятся стандартные программы (например, дискретного преобразования Фурье);ОЗУ– оперативное запоминающее устройство, в котором хранятся данные, полученные из АЦП, сменяемые программы и.т.п.;
К, ПР– контроллер и процессор, соответственно;Дш. Y, Дш. Х, ЭК– дешифраторы Y и Х, электронный коммутатор, соответственно.УВХ– устройство выборки (дискретизации) и хранения отсчета на время цикла АЦП.
Рис.4.31
Не вдаваясь в подробности устройства цифрового дисплея, отметим, что главным в отличие от электронно-лучевой трубки является управление изображением с помощью дискретных сигналов, которые через дешифратор поступают на электронные коммутаторы и управляют «рисованием» изображения.
Исследуемый сигнал через входное устройство, УВХ, осуществляющее его дискретизацию, подаётся на АЦП с максимальной частотой дискретизации. С выхода АЦП массив кодов мгновенных значений сигнала пересылается в ОЗУ, где этот массив может храниться сколь угодно долго, то есть осциллограф автоматически становится запоминающим. Далее коды сигнала можно вызывать на дисплей – целиком или отдельными фрагментами сигнала. Более того, так как сигнал храниться в виде массива чисел и есть все возможности совершать любые действия с этим массивом, можно получать любые преобразования сигнала: преобразование Фурье, исследовать влияние различных характеристик устройств на сигнал и т.п. Результаты этих преобразований отдельно или вместе с сигналом можно выводить на дисплей, причем не одного, а многих сигналов, если в ОЗУ хватает памяти для их хранения. Программы обработки могут храниться в ПЗУ (стандартные), либо вводиться с пульта (клавиатуры). Современные осциллографы, кроме этого, могут выполнять все функции компьютера.
Результаты исследований и/или сигналы управления осциллографом в дистанционном режиме могут транслироваться через внешний интерфейс.
Обобщая, можно сказать, что цифровые осциллографы позволяют:
Осциллографирование периодических и однократных сигналов.
Автоматическое измерение параметров сигналов.
Представление сигналов в виде спектра и других преобразований.
Осциллографирование с накоплением.
Воспроизведение инфронизких частот.
Генерирование эталонных сигналов.
Вывод информации в ЭВМ для дальнейшей обработки.
Современный цифровой осциллограф часто может выполнять функции персонального компьютера, т.е в одном корпусе соседствуют как измерительный прибор, так и персональный компьютер, что открывает новые возможности исследования сигналов.