Исследование формы сигналов

Как уже отмечалось, электрические колебания (сигналы) можно определить как во временной области, так и в частотной Во временной области электрическое колеба­ние прежде всего характеризуется его формой — зависимостью мгновенного значе­ния от времени

Наглядное, или визуальное воспроизведение формы колебаний является важной задачей радиотехнических измерений, поскольку форма позволяет сразу оценить многие параметры колебаний. Одним из основных приборов, служащих для визуаль­ного наблюдения и исследования формы электрических сигналов, является осцилло­граф (от лат «осциллум» — колебание и греч «графо» — пишу)

Общие сведения

Большинство современных осциллографов, находящихся в эксплуатации, оснащены электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) и их называют электронно­лучевыми осциллографами. Вместе с тем, в последних разработках осцилло­графов в качестве отображающих устройств применяются матричные инди­каторные панели (газоразрядные, плазменные, жидкокристаллические, твер­дотельные и т. д.).

Электронно-лучевой осциллограф — измерительный прибор для визуаль­ного наблюдения в прямоугольной системе координат электрических сигна­лов и измерения их параметров.

Какие виды сигналов можно наблюдать с помощью осциллографа?

- периодические непрерывные;

- импульсные сигналы,

- непериодические ;

- слу­чайные сигналы,

- одиночные импульсы и оценивать их параметры.

С помощью осциллографа наблюдают зависимость напряжения от време­ни. Осью времени является ось абсцисс,

а по оси орди­нат откладывается уровень сигнала.

Осциллографом измеряются :

амплитуда,

частота,

фазовый сдвиг,

параметры модулированных сигналов,

а так же исследуются пере­ходные, частотные и амплитудные характеристики различных радиотехниче­ских устройств.

Типы элек­тронно-лучевых осциллографов:

универсальные,

скоростные,

стробоскопи­ческие,

запоминающие,

специальные.

На основе совершенствования первоначальной схемы универсального ос­циллографа (его обозначение С1 —...) создан целый ряд отечественных спе­циализированных приборов:

С7 —... скоростные, стробоскопические;

С8 —... запоминающие;

С9 —... специальные, в том числе цифровые.

Универсальные осциллографы, позволяют исследовать разнообразные электрические сигналы с длитель­ностью от единиц наносекунд до нескольких секунд в диапазоне амплитуд от долей милливольт до сотен вольт, а также измерять параметры таких сигна­лов с приемлемой для практики погрешностью (5...7 %). Полоса пропуска­ния лучших универсальных осциллографов составляет 300...500 МГц и бо­лее.

Повторяющиеся кратковременные процессы исследуют с помощью стро­боскопических осциллографов. По принципу действия стробоскопические осциллографы относятся к приборам с преобразованием временного мас­штаба и отличаются высокой чувствительностью и широкой (до 10 ГГц) ра­бочей полосой.

Для исследования быстро протекающих процессов (нано- и пикосекундной длительности) применяют скоростные осциллографы, которые снабжены специ­альной электронно-лучевой трубкой бегущей волны. Предварительного усиления входного сигнала в скоростных осциллографах обычно не производят, поэтому чувствительность их невелика. Эти приборы являются осциллографами реально­го времени, имеют широкую рабочую полосу частот (до 5 ГГц), и позволяют на­блюдать и фотографировать одиночные и периодические сигналы.

Запоминающие осциллографы, имеющие специальные электронно-лучевые трубки, обладают способностью сохранять и воспроизводить изображение сигнала в течение длительного времени после исчезновения его на входе. Основное назначение запоминающих осциллографов — исследование одно­кратных и редко повторяющихся процессов. Запоминающие осциллографы имеют почти те же характеристики, что и универсальные, однако отличаются расширенными функциональными возможностями.

Специальные осциллографы оснащены дополнительными блоками целевого назначения. К ним относятся и телевизионные осциллографы, позволяющие на­блюдать видеосигнал заданной строки изображения, и цифровые, дающие воз­можность не только наблюдать сигнал, но и передать его в цифровом виде на компьютер для дальнейшей обработки. Специальные осциллографы снабжаются мультиметрами, позволяющими измерять напряжения, силу токов и сопротивле­ния, а также устройствами для исследования вольт-амперных характеристик по­лупроводниковых приборов.

По числу одновременно наблюдаемых на экране электронно-лучевой труб­ки сигналов различают одноканальные и многоканальные осциллографы.

Со­вмещение на экране изображений нескольких входных сигналов реализуют или использованием специальной многолучевой трубки, или путем периоди­ческого переключения осциллографа на разные входы с помощью электрон­ного коммутатора.

^ Универсальные осциллографы

Рис. Упрощенная структурная схема универсального осцилло­графа.

Перечислите основные функциональные блоки универсального осциллографа.

1. каналы вертикаль­ного и горизонтального отклонений,

1. устройство синхронизации и запуска развертки,
2. канал моду­ляции луча,
3. вспомога­тельные устройства,
4. ис­точ­ник питания.