33. Получение и применение синусоидальной развертки в электронном осциллографе. Фигуры Лиссажу.

Синусоидальная развертка применяется для измерения частоты или разности фаз. Для ее получения на пластины Х подают напряжение, изменяющееся по гармоническому закону от внешнего генератора, при этом генератор линейной развертки отключается.

 Напряжение неизвестной частоты при синусоидальной развертке подается на вход канала вертикального отклонения, а напряжение образцовой частоты на вход канала горизонтального отклонения.

 Изменяя образцовую частоту, получают на экране осциллографа медленно движущуюся фигуру Лиссажу. По виду фигуры Лиссажу можно судить о частоте и угле сдвига фазы неизвестного напряжения.

 Полученную фигуру нужно мысленно пересечь вертикальной и горизонтальной линиями и сосчитать число пересечений по вертикали n_Y и по горизонтали n_X (см. рисунок 4).

Рисунок 4 – Определение неизвестной частоты по фигуре Лиссажу

 

Отношение этих чисел равно отношению образцовой f_X и измеряемой f_Y частот. Основное уравнение Лиссажу (1):

где f_X – частота, поданная на вход канала горизонтального отклонения (образцовая);

      f_Y – частота, поданная на вход канала вертикального отклонения (измеряемая).

 

Откуда,

Метод фигур Лиссажу применяют при относительно небольшой кратности частот (не более 10), так как в ином случае фигуры становятся запутанными и с трудом поддаются расшифровке.

 При большей кратности сравниваемых частот предпочтительным оказывается метод круговой развертки.

34. Получение и применение круговой (эллиптической) развертки в электронном осциллографе. Схема получения круговой развертки при помощи фазосдвигающей цепи rc.

Для получения круговой развертки на пластины Y подается синусоидальный сигнал, а на пластины Х – аналогичный по форме и амплитуде сигнал, но отстающий по фазе на угол 90° 

 При круговой развертке напряжение образцовой частоты U₀ подается на оба входа осциллографа Х и Y через фазосдвигающую цепочку RC (см. рисунок 5).

Рисунок 5 – Получение круговой развертки при помощи фазосдвигающей цепочки RC

 На экране осциллографа появляется линия развертки в виде окружности, которая вращается с частотой сигнала образцового генератора. Напряжение неизвестной частоты U_X подается на модулятор яркости электронно-лучевой трубки (вход Z), и оно изменяет яркость линии развертки один раз в течение периода измеряемого сигнала.

 Если измеряемая f_Х и образцовая f₀ частоты равны друг другу, то половина окружности будет светлой, а половина – темной. Если измеряемая частота f_Х больше образцовой частоты  f₀, то на экране осциллографа получается окружность, состоящая из штрихов, число которых равно n.

 Круговая развертка позволяет измерять частоты с кратностью большей, чем при синусоидальной развертке, так как штрихи считать удобнее, чем пересечения. Достоинством этого способа является малая погрешность измерения.

35. Измерение частоты при помощи цифрового частотомера, определение прибора, структурная схема, назначение блоков, принцип измерения частоты, временные диаграммы.

Для измерения частоты и временных интервалов применяются цифровые частотомеры, работа которых основана на методе дискретного счета.

 Этот метод заключается на подсчете числа импульсов, сформированных из входного измеряемого сигнала, в течение определенного интервала времени, которое называется временем счета и равно длительности строб-импульса.

 Рассмотрим структурную схему цифрового частотомера при измерении частоты сигнала (см. рисунок 26).

 

 

 Рисунок 26 – Измерение частоты сигнала при помощи цифрового частотомера  

 Исследуемый гармонический сигнал с частотой fx подается на входное устройство ВУ, которое усиливает  или ослабляет его до значения, требуемого для работы ФИ (формирователя импульсов).

 ФИ преобразует гармонический сигнал в последовательность коротких однополярных импульсов с крутыми фронтами, следующих с периодом Тх и называемых счетными.

 Эти импульсы поступают на один из входов временного селектора ВС, на второй вход ВС от УУ (устройства формирования и управления) подается строб-импульс прямоугольной формы длительностью Т₀ > Тх. Интервал Т₀называют временем счета.

 Под действием строб-импульса ВС открывается и в течение его длительности пропускает  Nx импульсов на вход счетчика СИ.

 Для формирования строб-импульса на УУ поступают короткие импульсы с периодом Т0 от схемы, состоящей из кварцевого генератора КГ образцовой частоты fкв и декадного делителя частоты ДДЧ, каждая декада которого уменьшает частоту кварцевого генератора в 10 раз. Счетчик подсчитывает число импульсов Nx и выдает соответствующий цифровой код в УЦО.

 Результат измерения частоты отображается УЦО в виде:

 fx = Nx · 10ⁿ , n -  предел измерения; N_x -  число импульсов подсчитанных счетчиком за время Т₀

 Если n = 6, то измерения проводятся в МГц.

 Перед началом измерений УУ сбрасывает показания счетчика в нуль.