Анализ формы сигналов

Наблюдение формы сигналов осуществляют с помощью электронно-лучевых осциллографов (ЭО), в основу работы которых положено использование электорнно-лучевых трубок (ЭЛТ) с прямоугольной системой отклонения луча (см. рисунок).

1 – нить накалы;

2 – катод;

3 – электрод управления яркостью луча (модулятор);

4, 5 – фокусирующие и ускоряющие электроды;

6– горизонтально-отклоняющие пластины (Х);

7 – вертикально-отклоняющие пластины (Y);

8 – стеклянная колба;

9 – третий анод;

10 – слой люминофора.

На рисунке показан принцип управления лучом с помощью отклоняющих пластин. Отклонение луча h связано с параметрами ЭЛТ выражением: . Таким образом, для получения изображения исследуемого сигнала его необходимо подать на вертикально-отклоняющие пластины (Y). В это случае координата Y пропорциональна исследуемому сигналу U_Y

Y=k₁ U_Y

Для того, чтобы горизонтальная ось выполняла роль координаты времени необходимо на горизонтально-отклоняющие пластины подать линейно-изменяющееся напряжение:

Х = k₂U_x Х = k₃t

K₂U_x = k₃t U_x = (k₃ / k₂)t = kt

На пластины «y» подается исследуемый сигнал, а на пластины «x» линейно изменяющееся напряжение. Если в периоде развертки не умещается целое число периодов исследуемого сигнала, то на экране осциллографа наблюдаем в общем случае светящийся прямоугольник.

1. U_р = kt; T_р = nT_с; T_обр – время обратного хода (гашение луча).

Рис. 2.

Структурная схема осциллографа.

Рис. 3.

К. А. – калибратор амплитуды (источник напряжения, пиковое значение которого известно с заданной погрешностью). Предназначен для контроля и установки коэффициента отклонения канала вертикального отклонения (КВО);

К. Д. – калибратор длительности (источник сигнала с известными временными характеристиками). Обеспечивает контроль и установку коэффициента развертки КГО;

БП – блок питания.

Канал управления яркостью луча.

Обеспечивает управление яркостью луча от внешнего источника сигнала подключенного ко входу Z.

Канал вертикального отклонения (кво) (y).

Предназначен для усиления (ослабления) сигналов, подаваемых на вертикально отклоняющие пластины.

Входное устройство

Предв. усилитель

Линия задержки

Основн. усилитель

Y

к пластинам

От калибратора к КГО Y_ЭЛТ

амплитуды

Предварительный усилитель – усиливает сигнал и согласует входное устройство с линией задержки;

к КГО – сигнал подается для синхронизации генератора развертки;

линия задержки – задерживает сигнал КВО – обеспечивает наблюдение фронта импульсных сигналов (особенно с большой скважностью).

Основной усилитель – для усиления сигнала, чтобы расширить динамический диапазон исследуемых сигналов.

Его особенности:

• должен быть симметричный выход (симметричен относительно корпуса).

• Малые АЧ и ФЧ искажения.

• Малые нелинейные искажения.

Параметры КВО.

– нижняя и верхняя граничные частоты полосы пропускания (F_Н, F_В) – частоты, размер изображения на которых уменьшается в раз по сравнению с опорной частотой при постоянном напряжении гармонического сигнала на входе;

– коэффициент отклонения , знание К_в позволяет рассчитать напряжение. Значения К_в, указанные на передней панели справедливы только при калиброванном положении плавного регулятора коэффициента отклонения (по часовой стрелке до щелчка);

• параметры, характеризующие переходную характеристику:

h_В

0,9h_И h_И

0,1h_И

_Н

переходная характеристика – реакция цепи на выходе при воздействии на ее вход единичного перепада напряжения.

- выброс переходной характеристики.

- время нарастания переходной характеристики, оно должно удовлетворять условию где t_ф –длительность фронта исследуемого импульса. Ее можно найти по измеренному значению:

При открытом входе f_НижГр=0

Закрытый вход необходим для того, чтобы исследовать сигналы с большой постоянной составляющей.

Спектр исследуемого сигнала должен полностью укладываться в полосу пропускания.

Канал горизонтального отклонения (КГО) (Х)