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,
- устройство синхронизации и запуска развертки,
- канал модуляции луча,
- вспомогательные устройства,
- источник питания.