5.4. Способы отсчета напряжения и временных интервалов в осциллографах

5.4.1Цифровое измерение мгновенных значений амплитуды и временных параметров сигнала на входе прибора

Осциллографические измерения предполагают возможность выбора оператором параметров сигнала, подлежащих измерению. Как правило, оператора интересуют точные значения лишь некоторых параметров сигнала, подлежащих измерению, поэтому достаточно отобразить исследуемый сигнал на экране ЭЛТ с погрешностью ~3% (для оценки общих соотношений), а заданные оператором параметры сигнала измерить как можно более точно с погрешностью 1 % и менее. В этом случае неравномерность и нелинейность тракта вертикального отклонения не вносит погрешности в процесс измерения. Однако таким методом можно достаточно просто реализовать измерение только некоторых параметров сигнала: амплитуды, частоты, длительности импульсов. При измерении произвольных параметров, задаваемых оператором по изображению сигнала на экране ЭЛТ, возникает проблема несоответствия точки, заданной оператором на изображении сигнала, измеряемой точке входного сигнала, поскольку измерение реализовано на входе осциллографа, а задание параметров сигнала производится по изображений на экране ЭЛТ.

Такой осциллограф выполнен по оригинальной структурной схеме, включающей в себя классическую осциллографическую часть и цифровой измеритель временных интервалов, цифровой измеритель мгновенных значений напряжения, блок формирования визирных меток, генератор буквенно-числовых символов для индикатора ЭЛТ. В указанном приборе используется метод калибровки осциллографа стробоскопическим измерителем. Мгновенные значения сигнала в измеряемых точках преобразуются в постоянные напряжения той же величины, которые используются для формирования на экране ЭЛТ визирных меток. В результате на экране ЭЛТ формируется изображение исследуемого сигнала и меток, временное положение которых определяется моментами стробирования входного сигнала, а положение по оси напряжений - мгновенными значениями сигнала в эти моменты.

Осциллограф этого типа обеспечивает измерение временных интервалов между визирными метками в диапазоне от 30 не до 1000 мс, измерение разности значений напряжений исследуемого сигнала в точках, задаваемых двумя визирными метками в диапазоне ± (0,01-10) В с погрешностями:

, %

, В

5.4.2Измерение с помощью калибрационного напряжения на экране элт

Метод калиброванной шкалы из-за влияния ряда факторов, например, погрешности калибровки, нестабильности, визуальной погрешности, неравномерности установившегося значения переходной характеристики (ПХ) осциллографа, погрешности из-за нелинейной характеристики ЭЛО и других, обеспечивает погрешность измерения напряжения около 5 %.

Метод сравнения может обеспечить погрешность измерения напряжений 1 -2 %, применяется в осциллографе С1-108. Погрешность измерения в этом случае зависит от погрешности напряжения сравнения, совмещения отметок с линией осциллограммы исследуемого сигнала, а также от неравномерности установившегося значения ПХ осциллографа.

В осциллографе в качестве напряжения сравнения используется напряжение в виде меандра низкой частоты, которое через электронный коммутатор попадает наряду с исследуемым сигналом на экран ЭЛТ, создает две яркостные метки, расстояние между которыми по вертикали (горизонтали) определяется значением калибрационного напряжения. Совмещая эти отметки с границами измеряемого участка осциллограммы, оператор может определить напряжение (временной интервал) между соответствующими точками сигнала, которое индицируется на цифровом табло. Вычислитель позволяет производить установку меток автоматически на традиционные уровни 0,1; 0,5; 0,9 % и т.д.

Применение цифрового измерительного блока позволяет расширить возможности осциллографа, автоматически измерять фронт, срез, временной интервал между двумя импульсами или между двумя точками на одном импульсе, вести поиск экспериментальных значений сигнала и т.д.