6. Методи вимірювання параметрів періодичних сигналів

6.1. X — Y вимірювання

При таких вимірюваннях на вхід Y (вертикальний) осцилографа подається від зовніш-нього джерела один сигнал, а на вхід Х (горизонтальний) також від зовнішнього джерела подається інший сигнал (розгортка при цьому вимикається). Якщо вхід сигнали мають синусоїдальну форму, однакову частоту, амплітуду і фазу, то на екрані буде пряма лінія (мал.4.2г). Якщо сигнали зсунуті за фазою на 90°, то на екрані буде коло (мал.4.2д).

Найбільш складний випадок, коли частоти сигналів не співпадають, наведений на мал.4.4. Така осцилограма формується, якщо частота сигналу по горизонталі в два рази вище за частоту сигналу по вертикалі. Такі осцилограми мають назву фігури Лісажу; во­ни використовуються для визначення фазових і частотних характеристик двох коливань. При цьому стандартний сигнал (з відомими параметрами) подається на горизонтальний вхід, а сигнал з невідомими параметрами — на вертикальний.

Вимірювання фази. Метод вимірювання фази за допомогою фігур Лісажу є зручним для сигналів частотою до 100 кГц. На мал.4.2е наведена осцилограма, за якою можна визначити фазову різницю між двома сигналами однієї частоти.

Для визначення фазового зсуву між двома сигналами необхідно:

а) подати синусоїдальні сигнали на входи « 1 М 35 pF» обох каналів;

б) перемикач режиму роботи підсилювача установити в положення «II», «X-Y»;

в) перемикач синхронізації установити в положення «X-Y»;

г) ручками перемикачей «V/ДЕЛ» виставити зображення в межах екрану (Обидва пе­ремикачі повинні знаходиться в однакових положеннях);

д) ручками «↔» і «↕ » установити зображення в центрі екрану;

е) вимірити відрізки A і Б в поділ., як показано на мал.4.2е.

є) розділити довжину відрізка А на довжину Б для обчислення синусу фазового кута між двома сигналами: sin φ = А/Б

На мал.4.2е А дорівнює 2 поділкам, а Б 4 поділкам. Тому sin φ= 2/4 = 0,5, а фазовий зсув дорівнює 30°.

Вимірювання частоти. Фігури Лісажу можна використовувати для вимірювання час­тоти, проте це досить важко i потребує певних навичок. На мал. 4.5 наведений приклад такої осцилограми.

Мал.4.5

Якщо сигнал відомої (опорної) частоти f_ОП подано на горизонтальний вхід (канал I), то невідома визначаєма частота f_В може бути розрахована діленням f_ОП на кількість точок перетину вертикальною лінією фігури Лісажу (N_В) i множенням на кількість точок пере­тину горизонтальною лінією (N_Г). Наприклад, на мал. 4.5 N_В=2, N_Г=6. Якщо відома час­тота складає 1500 Гц, то визначаєма частота f_В = f_ОП Х N_Г/N_В = 1500 X 6/2 = 4500 Гц.

6.2 Вимірювання імпульсних сигналів

На мал.4.3 наведені часові параметри імпульсного сигналу:

t_НАР - час нaроcтaння сигналу, який необхіден для зростання напруги сигнала від 0,1 до 0,9 його максимального значення U_МАКС;

t_сп - час спаду сигнала, який необхідний для зменшення напруги сигналу від 0,9 до 0,1 його максимального значення;

τ_И - тривалість імпульсу; визначається як час, на протязі якого напруга імпульса за-лишається на рівні 0,5 U_МАКС;

t_ПОВТ - час повторень імпульсів (період); визначається як час між точкою переднього фронта одного імпульсу на рівні 0,5 його максимальної напруги і відповідною точкою слідуючого імпульсу;

Частота імпульсів визначається так: f_ПОВТ =1/t_ПОВТ.

_{Мал. 4.3.}

Нижче приводиться методіка вимірювання часу наростання або спаду між точками ім-пульсу на рівні 0,1 та 0,9:

а)подати сигнал на гніздо « 1М 35 pF» одного з каналів;

б) установити перемикач режиму роду роботи підсилювача на потрібний канал;

в) установити перемикачем «V/ДЕЛ» максимально можливе зображення сигнала по амплітуді;

г) установити зображення симетрично середній горизонтальній лінії;

д) установити перемикачем «ВРЕМЯ/ДЕЛ» найбільшу швидкість розгортки, при якій зображення між точками імпульсу на рівнях 0,1 i 0,9 буде займати не більше 10 поділок по горизонталі;

е) визначити точки рівнів 0,1 і 0,9 на наростаючій частині імпульсу;

е) ручкою «↔» сполучити точку рівня 0,1 з однією із вертикальних ліній шкали

екрану ЕПТ в лівій частині екрану;

ж) вимірьте горизонтальну відстань між точками рівней 0,1і 0,9;

з) помножте відстань, отриману вище на величину, визначену перемикачем

«ВРЕМЯ/ДЕЛ». При використанні розтяжки тривалості результат помножити на 0,2.

Приклад. Відстань по горизонталі між точками сигнала на рівнях 0,1 і 0,9 дорівнює 5,4 поділки (мал.4.2в). Перемикач «ВРЕМЯ/ДЕЛ» установлений в положення «0,5μs», використана розтяжка.

Час наростання: 0,5мкс Х 5,4 Х 0,2 = 0,54 мкс.