2.4. Измерение характеристик линейных систем

2.4.1. Измерение ачх и фчх

АЧХ и ФЧХ линейной системы определяют из анализа колебаний на выходе системы при воздействии на ее вход гармонического сигнала.

Для снятия зависимости модуля коэффициента передачи по напряжению от частоты (АЧХ) устанавливают на входе системы некоторое напряжение U_ВХ, которое при измерениях поддерживают постоянным. Затем последовательно через некоторый интервал изменяют частоту этого напряжения и измеряют соответствующее напряжение на выходе системы. Полученные отношения U_ВЫХ(f_i) / U_ВХ(f_i) наносят в виде точек на плоскости в прямоугольной системе координат K, f и соединяют их плавной кривой.

Аналогичным образом снимают ФЧХ, представляющую собой зависимость от частоты входного сигнала сдвига фаз между выходным и входным гармоническими сигналами.

Диапазон частот, в котором необходимо проводить измерения, зависит от конкретной линейной системы.

2.4.2. Измерение переходной характеристики

Переходная характеристика линейной цепи – это ее реакция на единичный скачок напряжения. Для ее получения на вход исследуемой системы достаточно подать последовательность положительных импульсов, амплитуда которых равна 1 В, а длительность и период следования достаточны для того, чтобы в течение длительности одного импульса регистрировалась практически вся переходная характеристика цепи.

П ри наличии двухканального осциллографа целесообразно на вход одного канала (А) подать прямоугольные импульсы, а на вход второго канала (В) – выходной сигнал исследуемой цепи. При этом используется внутренняя синхронизация развертки фронтом сигнала, поступающего на вход канала А. Длительность развертки осциллографа выбирается такой, чтобы на его экране было изображение реакции цепи только на один скачок напряжения. Переключатели для изменения коэффициентов отклонения каналов А и В устанавливаются в одинаковое положение, при котором изображения скачка напряжения и переходной характеристики будут занимать большую часть экрана осциллографа. При совмещении изображений входного и выходного сигналов исследуемой цепи на экране осциллографа по осциллограмме переходной характеристики (рис. 2.6) можно легко определить постоянную времени линейной цепи и измерить длительность переходной характеристики.

2.5. Измеритель ачх и фчх (Bode Plotter)

Измеритель АЧХ–ФЧХ в программе Electronics Workbench предназначен для получения АЧХ и ФЧХ. Лицевая панель измерителя показана рис. 2.7.

АЧХ получаются при нажатой кнопке MAGNITUDE, ФЧХ – при нажатой кнопке PHASE.

Логарифмические шкалы по осям Y (VERTICAL) и Х (HORIZONTAL) выбираются нажатием кнопок LOG, линейные шкалы – нажатием кнопок LIN.

Настройка измерителя заключается в выборе пределов измерения коэффициента передачи и пределов изменения частоты с помощью кнопок в окошках: F – максимальное значение, I – минимальное значение.

Значение частоты и соответствующее ей значение коэффициента передачи (фазы), определяемой положением визирной линии, индицируется в окошках в правом нижнем углу измерителя. Положение визирной линии можно изменять с помощью клавиш и курсора мышки, наведенного на визирную линию. Координаты точки пересечения этой линии с наблюдаемой характеристикой воспроизводятся на табло.

Подключение измерителя к исследуемой схеме осуществляется с помощью входных и выходных клемм (IN-вход и OUT-выход). Левые клеммы подключаются соответственно к входу и выходу исследуемого устройства, а правые – к общей шине. К входу устройства необходимо подключить функциональный генератор или другой источник переменного напряжения, при этом каких-либо настроек в этих устройствах не требуется.