І.2. Двухканальный цифровой запоминающий осциллограф tds2002b.

Электронно-лучевой осциллограф – прибор для наблюдения и измерения параметров электрических сигналов, в котором используется отклонение одного или нескольких электронных лучей для получения изображения мгновенных значений функциональных зависимостей переменных величин, одной из которых является время.

І.2.1. Принцип действия цифрового запоминающего осциллографа.

Запоминающий осциллограф – прибор, в котором при помощи специального устройства, например, электронно-лучевой трубки с памятью или электронного запоминающего устройства (ЗУ) удается сохранять на определенное время исследуемый сигнал и при необходимости представлять его для однократного или многократного визуального наблюдения или для дальнейшей обработки.

В основе работы цифрового осциллографа лежит операция дискретизации – процедура преобразования непрерывной во времени величины в дискретную, при которой сохраняются её мгновенные значения только в определённые моменты времени (рис. 4), т.е. исследуемый аналоговый сигнал U(t) представляется набором дискретных значений U1, U2, U3, …

Рис. 4.

Цифровой код, создаваемый в канале вертикального отклонения осциллографа с помощью аналого-цифрового преобразователя, передается в ЗУ, где накапливается последовательность чисел – выборка, сохраняющихся в течение продолжительного времени. Моменты временной выборки, частота и скорость выборки в соответствии с параметрами сигнала задаются генератором тактовых импульсов выборки – аналогом генератора развертки в канале горизонтального отклонения осциллографа, т.е. происходит формирование кода адреса ячеек ЗУ.

Синхронное функционирование блоков осциллографа обеспечивается устройством синхронизации.

При цифровой форме представления сигнала появляется возможность выполнение программной и графической обработки данных и отображение сигнала на плоском матричном светодиодном или жидкокристаллическом экране.

Кроме того, при использовании микропроцессоров и персональных компьютеров появляются условия для автоматизации процессов управления цифровым осциллографом, существенного увеличения объема сбора и хранения цифровой информации и повышения её достоверности и точности, реализации программирования измерительных процедур с дальнейшим наращиванием программного обеспечения, проведения самодиагностики и тестирования системы до начала процедуры измерения, осуществления сопряжения с другими измерительными и управляющими устройствами и т.п.

І.2.2. Функциональные возможности, структурная схема и назначение функциональных областей и элементов управления осциллографа tds2002b

Установленный в стенде двухканальный цифровой запоминающий осциллограф TDS2002B с полой пропускания 60МГц, частотой выборки 1.0Гвыб/с и цветным жидкокристаллическим экраном обладает рядом функциональных возможностей, в числе которых можно отметить следующие:

• получение контекстно-зависимой справки;

• проведение одиннадцати автоматических измерений в режимах автоустановки и автодиапазона, а также курсорных измерений с отображением полей значений и поля частоты синхронизации;

• сбор данных с использованием выборки, пиковой детекции и усреднения при 2500 отсчетах на каждый канал;

• выполнение математических операций сложения, вычитания, умножения и быстрого преобразования Фурье;

• работа в режимах внутренней синхронизации по фронту, спаду и длительности импульса, а так же видеосигналу с возможностью выбора строки;

• наличие внешней синхронизации;

• запоминание настроек и осциллограмм;

• наличие интерфейса пользователя, двух шкал времени, систем проверки и компенсации пробника, а также устройств настройки предела полосы пропускания и регулировки послесвечения экрана;

• сопряжение с ЗУ USB (Universal Serial Bus) для хранения файлов, любым принтером, совместимым с Pict Bridge, контроллером СРIB, подключаемым с помощью дополнительного адаптера ТЕК-USB-488, персональным компьютером для обмена информацией через USB-порт с использованием программного обеспечения Ореn Choice и другими измерительными и управляющими системами.

Упрощенная структурная схема и лицевая панель прибора изображены на рис.5 и рис.6, соответственно.

Рис.5. Блок-схема различных функций осциллографа и их связей друг с другом.

Рис.6. Передняя панель осциллографа.

Панель прибора разделена на ряд функциональных областей, что облегчает ее использование.

Область экрана.

Жидкокристаллический дисплей с диагональю 145 мм имеет разрешение 320 пикселов по горизонтали (10 делений) на 240 пикселов по вертикали (8 делений), регулируемую яркость подсветки и настраиваемый контраст с температурной компенсацией.

Помимо осциллограмм на экране отображаются подробные сведения о сигналах и настройках управления осциллографом (рис.7).

Рис.7.

Здесь:

1 – значок, показывающий режим сбора данных;

2 – отображение состояния синхронизации;

3 – маркер горизонтального положения импульса синхронизации;

4 – отображение положения во времени, соответствующее средней линии координатной сетки (начало отсчета – момент синхронизации);

5 – маркер уровня синхронизации по фронту или по длительности импульса;

6 – маркеры опорных уровней отображаемых осциллограмм;

7 – символ инвертирования осциллограммы;

8 – значения коэффициента вертикального отклонения;

9 – символ ограничения полосы пропускания каналов (Вw);

10 – значение длительности развертки (основной масштаб времени);

11 – значение длительности развертки в окне (при использовании окна);

12 – символ источника сигнала синхронизации;

13 – символ типа синхронизации;

14 – значение уровня запуска по фронту или по длительности импульса;

15 – отображение даты и времени;

16 – значение частоты синхронизации.

В нижней части экрана осциллографа имеется область сообщений, в которой отображается всевозможная полезная информация (символ 17).

Кроме того, с помощью интерфейса пользователя осциллографа реализуется быстрый доступ к специальным функциям через структуру меню. При нажатии кнопок на лицевой панели в правой части экрана прибора появляется соответствующее меню, где отображаются параметры, доступ к которым осуществляется путем написания функциональных кнопок без надписей, расположенных непосредственно справа от экрана.

Область управления отображением по вертикали VERTICAL (ВЕРТИК.)

Элементы управления используются для выбора и удаления осциллограмм, регулирования коэффициента вертикального отклонения, изменения положения осциллограмм по вертикали, установки параметров входа (открытый – DC, закрытый – AC, заземленный – GND) и выполнения математических операций по вертикали.

В частности:

• ручки POSITION (ПОЛОЖЕНИЕ) используются для перемещения осциллограмм вверх и вниз по экрану;

• кнопки CH1 MENU (МЕНЮ К1) и CH2 MENU (МЕНЮ К2) предназначены для вывода на экран значений параметров меню по вертикали, а также для включения или отключения отображения сигнала определенного канала, причем для каждого канала существует свое меню настройки и значение любого параметра устанавливается для каждого канала отдельно (при появлении символа «?» в поле измерения, свидетельствующего о недостоверности значения, необходимо провести перенастройку вертикального масштаба);

• ручки VOLTS/DIV (ВОЛЬТ/ДЕЛ) используется для установки значений коэффициента вертикального отклонения, а также для увеличения или уменьшения вертикальных размеров осциллограммы;

• кнопкой MATH MENU (МЕНЮ МАТЕМАТИКА) на экран выводится меню математических операций для сигналов (выбор типа операции – сложение, вычитание, перемножение, быстрое преобразование Фурье, выбор источников для каждой операции), а также включаются и выключаются расчетные осциллограммы, изменяется их положение и масштаб по вертикали (используется универсальная ручка).

Область управления отображением по горизонтали HORIZONTAL (ГОРИЗОНТ.)

Органы управления предназначены для настройки осциллограмм в каналах, каждой со своим положением и масштабом по горизонтали. В поле положения по горизонтали отображается время, соответствующее положению в центре экрана (нулевой момент синхронизации).

Основными элементами управления являются:

• ручка POSITION (ПОЛОЖЕНИЕ), служащая для изменения положения момента синхронизации относительно центра экрана, устанавливая точку запуска справа или слева от центра (режим задержанной развертки);

• кнопка SET TO ZERO (УСТ. НУЛЬ), предназначенная для установки нулевого положения по горизонтали;

• ручка SEC/DIV (СЕК/ДЕЛ.), служащая для установки значений длительности развертки основного масштаба времени или масштаба времени окна (растяжение или сжатие осциллограммы сигналов);

• кнопка HORIZ.MENU (ГОРИЗ.МЕНЮ), предназначена для вывода на экран меню горизонтали.

• Кроме того для более детального просмотра фрагмента осциллограммы можно воспользоваться функцией Window Zone (ЗОНА ОКНА), задав её двумя вертикальными курсорами с помощью ручек POZITION и SEC/DIV и отобразив её на весь экран (рис.8)

Рис. 8

Область управления синхронизацией TRIGGER (ЗАПУСК).

Параметры синхронизации задаются с помощью меню синхронизации и органов управления на передней панели.

Доступны три типа синхронизации: синхронизация по фронту (осуществляется при достижении порогового значения нарастающим или ниспадающим фронтом сигнала), видеосинхронизация и синхронизация по длительности импульса.

В качестве сигнала синхронизации может использоваться регистрируемый сигнал, идущий по любому каналу (внутренняя синхронизация), сигнал, подаваемы на разъем EXT.TRIG (ВНЕШН.СИНХР.) и сигнал, получаемый из сети питания AC Line (СЕТЬ).

Возможны следующие режимы синхронизации:

• Auto (АВТО) или режим непрерывной развертки, устанавливаемый по умолчанию и используемых во многих ситуациях, например, для просмотра несинронизированного сигнала при значениях длительности развертки, превышающих 100мс/дел.;

• Normal (Обычный) – аналог режима ждущей развертки, когда сигнал на экране прибора не отображается в отсутствии первого события запуска;

• SINGLE SEQ. (ОДИНОЧНЫЙ ЗАПУСК) – режим, используемый для одиночного запуска сбора данных.

В осциллографе имеется возможность установки различных типов входов (Coupling) для отфильтровывания сигнала синхронизации:

• DC (Постоянный ток) – аналог открытого входа ( ~ ), когда передаются все компоненты сигнала;

• Noise Reject (Подавление шума);

• HF Reject (Подавление ВЧ) для подавления высоковольтных компонент с частотой более 80кГц;

• LF Reject (Подавление НЧ) для блокировки компонент постоянного тока и ослабление компонент с частотой менее 300кГц;

• AC (Переменный ток) – аналог закрытого входа ( ~ ), когда блокируются компоненты постоянного тока и ослабляются сигналы с частотой ниже 10Гц.

Следует отметить, что в случае режима ждущей развертки (NORMAL) синхронизация всегда производится по отрицательным импульсам, а минимальная длительность регистрируемого сигнала должна быть не менее 5нс.

Кроме того, в осциллографе рассчитывается частота возникновения событий синхронизации, значение которой отображается в правом нижнем углу экрана.

К органам регулировки синхронизации относятся:

• ручка LEVEL (УРОВЕНЬ), используемая для установки уровня амплитуды, которую должен иметь сигнал, чтобы его можно было зарегистрировать;

• кнопка TRIG.MENU (МЕНЮ СИНХР.), предназначенная для вывода на экран меню синхронизации;

• кнопка SET TO 50% (УСТ.50%), используемая, как правило, в режиме внешней синхронизации, когда уровень запуска устанавливается по середине между пиковыми значениями сигнала синхронизации;

• кнопка FORCE TRIG (ФОРС. ЗАПУСК), с помощью которой можно завершить сбор данных не зависимо от наличия необходимого сигнала синхронизации (полезна при одиночном запуске сбора данных, в режиме ждущей развертки и внешней синхронизации);

• кнопка TRIG.VIEW (ПРОСМ.ИМП.СИНХР.), путем нажатия и удержания которой осуществляется вывод на экран осциллограммы сигнала синхронизации.

Область входных разъемов.

Данная область включает:

• ВЧ разъемы СН1(К1) и СН2(К2), используемые для подключения отображаемых сигналов;

• ВЧ разъем EXT.VIEW. (ВНЕШН.СИНХР.), предназначен для подачи сигнала синхронизации в режиме внешнего запуска;

• разъем 0,5V Flash Drive (Порт запоминающего устройства USB – Universal Serial Bus), используемый для подключения ЗУ USB, предназначенного для хранения файлов;

• разъем COMP.PROBE~5V 1kHz (КОМПЕНС.ПРОБН.), предназначенный для подключения пробника напряжения при электрическом согласовании его с входной цепью осциллографа.

Область кнопок меню и управления

В данной области, располагаемой в верхней части лицевой панели осциллографа, размещены:

• универсальная ручка с конкретной функцией, определяемой отображаемым на экране меню или выбранной командой меню, и световой индикацией, сигнализирующей об активизации ручки;

• кнопка AUTORANGE (АВТОДИАПАЗОН), предназначенная для вывода на экран меню автодиапазона, а также для включения и выключения функции автоматического выбора диапазона (снабжена световой индикацией, сигнализирующей о включении режима автоматического выбора диапазона);

• кнопка SAVE/RECALL (СОХР./ВЫЗОВ), с помощью которой на экран выводится меню сохранения и загрузки данных для параметров настройки и осциллограмм;

• кнопка MEASURE (ИЗМЕРЕНИЕ), используемая для вывода на экран меню автоматических измерений с одновременным отображением до пяти результатов измерений (в меню доступно одиннадцать измерений);

• кнопка ACQUIRE (СБОР ДАННЫХ), при нажатии которой на экране отображается соответствующее меню и появляется возможность установки параметров регистрации – Sample (Выборка), Peak. Detect (Пиковая детекция) и Average (Усреднение);

• кнопка REF.MENU (МЕНЮ ОПОРНОГО СИГНАЛА), служащая для вывода на экран меню опорного сигнала, что позволяет быстро отображать и скрывать опорные осциллограммы, хранимые в энергонезависимой памяти осциллографа;

• кнопка UTILITY (СЕРВИС), предназначенная для вывода на экран меню сервиса;

• кнопка CURSOR (КУРСОР), используемая для отображения на экране меню курсора, вывода на экран курсоров амплитуды (горизонтальные линии) и частотных курсоров БПФ, перемещение которых осуществляется с помощью универсальной ручки;

• кнопка DISPLAY (ЭКРАН), выводящая на экран меню и служащая для изменения способа отображения сигнала и выбора способа отображения данных;

• кнопка HELP (СПРАВКА), используемая для вывода на экран меню справки, содержащее описание всех команд и функций осциллографа;

• кнопка DEFAULT SETUP (НАСТРОЙКА ПО УМОЛЧАНИЮ), служащая для восстановления заводской настройки (при нажатии кнопки отображается сигнал первого канала и удалаются все другие сигналы);

• кнопка AUTOSET (АВТОУСТ.), при нажатии которой происходит автоматическая установка значений параметров управления сигналом, обеспечивающих его приемлемое изображение;

• кнопка SINGLE SEQ (ОДИНОЧН.ЗАПУСК), используемая при регистрации одиночного сигнала (после регистрации сбор данных прекращается);

• кнопка RUN/STOP (ПУСК/СТОП), при нажатии которой осуществляется непрерывная регистрация сигналов или сбор данных приостанавливается;

• кнопка PRINT (ПЕЧАТЬ), при активации которой запускается печать на принтере или выполняется функция SAVE (СОХРАНЕНИЕ) на ЗУ с шиной USB;

• горящий индикатор SAVE, сигнализирующий о том, что кнопка PRINT настроена для сохранения данных в ЗУ USB.

Основные метрологические характеристики осциллографа TDS2002B

Скорость сбора данных – до 180 осциллограмм в сек. на канал.

Входное сопротивление и входная емкость – 1МОм±2% параллельно с (20±3)пФ.

Максимальное входное напряжение – 300В.

Ослабление синфазного сигнала – 20:1.

Диапазон значений коэффициента отклонения – 2мВ/дел...5В/дел.

Время нарастания переходной характеристики не более 5,8нс.

Погрешность коэффициентов отклонения - ±3%.

Диапазон значения частоты выборки – от 5выб/с до 1Гвыб/с.

Диапазон значений длительности развертки – от 5нс/дел до 50с/дел.

Погрешность измерения временных интервалов - ±(1инт.дискр.+10^-4 *отсчет+0,4нс).

І.2.3 Техника измерений параметров сигналов.

Прибор предназначен для проведения измерений относительно земли. Работа с осциллографом предшествует процедура проверки его работоспособности, для осуществления которой необходимо выполнить следующие операции:

1. Включить осциллограф и нажать кнопку DEFAULT SETUP;

2. Подключить пробник к разъему СН1 и к контактам разъема KOMP.PROBE;

3. Нажать кнопку AUTOSET и наблюдать на экране отображение сигнала типа меандр с размахом 5В и частотой 1кГц;

4. Нажать дважды кнопку СН1 MENU для удаления с экрана изображения сигнала канала 1, а затем нажать кнопку СН2 MENU для получения осциллограммы сигнала 2, предварительно подключив к каналу пробник.

Основными функциями, наиболее часто используемыми при работе с прибором, является AUTOSET, AUTORANGE, сохранение настроек и восстановление настроек.

При каждом нажатии кнопки AUTOSET обеспечивается стабильное отображение осциллограммы, происходит автоматическая настройка каналов вертикального и горизонтального отклонения, а также параметров синхронизации и на экране отображаются результаты ряда автоматических измерений.

AUTORANGE – непрерывно действующая функция, которую можно включать и отключать и при активации которой появляется возможность отслеживать сигнал при быстрых его изменениях или при переносе пробника в другую точку исследуемой цепи.

С помощью меню SAVE/RECALL можно сохранить до десяти текущих настроек осциллографа.

Кроме того, в осциллографе имеется возможность восстановления последней настройки, а также любой из сохраненных настроек или настройки по умолчанию – заводской настройки для обычного режима работы (необходимо нажать кнопку DEFAULT SETUP).

Наиболее часто в процессе измерений применяются метод калиброванной шкалы, курсорные и автоматические измерения.

В первом случае можно быстро произвести оценку параметров сигнала путем подсчета количество основных и промежуточных делений координатной сетки и умножения их на коэффициент вертикального отклонения (измерение напряжение) или длительность развертки (измерение временных интервалов).

Суть курсорных измерений состоит в перемещении курсоров амплитуды или курсоров времени и считывании в области экранных сообщений значений, соответствующих местоположение курсоров. Курсоры амплитуды отображаются на экране в виде горизонтальных линий и с их помощью измеряются параметры сигнала по вертикали, отсчитываемые от опорного уровня. Курсоры времени отображаются в виде вертикальных линий и с их помощью находятся параметры сигнала как по горизонтали, так и по вертикали (время отсчитывается относительно точки синхронизации развертки).

При автоматических измерениях все необходимые вычисления производятся в осциллографе автоматически и результаты отображаются в полях области экранных сообщений. Поскольку для измерений используются данные в точках дискретизации сигнала точность этого метода выше в сравнении с двумя предыдущими.

Выполнение измерений в режиме Autoset (Автоустановка).

Для быстрого получения изображения сигнала с неизвестными параметрами необходимо выполнить следующие действия:

• нажать кнопку CH1 MENU;

• нажать последовательно функциональные кнопки Probe, Voltage, Attenuation, 1X;

• установить переключатель на пробнике в положение 1Х;

• соединить разъем СН1 с источником сигнала;

• нажать кнопку AUTOSET.

Несмотря на то, что параметры управления отображением устанавливаются автоматически, при необходимости их можно изменить вручную.

Выполнение автоматических измерений.

Для измерения частоты, периода, размаха, времени нарастания и длительности импульса необходимо выполнить следующее:

• нажать кнопку MEASURE для отображения меню измерений;

• нажать верхнюю функциональную кнопку для активации Measure1 Menu;

• нажимая кнопку Type, получить символ Freq (в поле Value отобразиться результат);

• нажать кнопку Back;

• повторить предыдущие действия, выводя на экран последовательно Measure2 Menu, Measure3 Menu, Measure4 Menu и Measure5 Menu с помощью 2-ой, 3-ей, 4-ой и 5-ой функциональной кнопки и добиваясь отображение символов Period, Pk-Pk, Rise Time и Pos.Width путем нажатия функциональной кнопки Type;

• Считать результаты измерений в соответствующих полях Value (рис.9)

Рис. 9

При появлении символа «?» в поле Value необходимо изменить коэффициент отклонения или длительность развертки так, чтобы осциллограмма сигнала целиком вошла в границы измерения на экране.

Использование символа AUTORANGE для исследования сигналов в нескольких точках электрической цепи.

Для реализации данного режима измерений необходимо:

• нажать кнопку CH1 MENU;

• нажать функциональные кнопки Probe, Voltage, Attenuation, 1X;

• нажать кнопку AUTORANGE для включения автоматической установки пределов и выбрать параметр Vertical and Horizontal;

• отобразить меню измерений, нажав кнопку MEASURE;

• с помощью верхней функциональной кнопки отобразить Measure1 Menu;

• последовательно нажимаю функциональную кнопку Sourсe, добиться появления в области сообщений символа СН1;

• с помощью функциональной кнопки Type отобразить символ Cyc.RMS (среднее квадратическое значение напряжения);

• нажать кнопку Back;

• подсоединить пробник к первой точке цепи и считать результат измерения, отображаемый в области сообщений;

• повторить шаг для каждой точки измерения.

Выводя на экран соответствующий символ Freq., Period, Pk-Pk и т.п. с помощью кнопки Type, можно измерять и другие параметры сигнала – частоту, период, размах и т.п. Причем, как и при автоматических измерениях, существует возможность одновременного считывания до пяти результатов измерений.

Измерение двух сигналов.

Чтобы вывести на экран осциллограммы двух сигналов, поступающих по каналу 1 и каналу 2 и получить результаты измерений по обоим каналам, требуется выполнить следующие действия:

• подключить каналы осциллографа к источникам сигналов (рис.10а);

• нажать кнопку AUTOSET;

• нажать кнопку MEASURE для отображения меню измерений;

• нажать верхнюю функциональную кнопку для вывода на экран Measure1 Menu;

• последовательно нажимать кнопку Source до получения символа СН1;

• последовательно нажимать кнопку Type до получения символа Pk-Pk;

• нажать кнопку Back;

• повторить все предыдущие шаги, начиная со второй сверху функциональной кнопки (Measure2 Menu) и активируя СН2.

В результате осуществления описанной процедуры можно просмотреть на экране осциллограммы двух сигналов и определить отображаемые в соответствующих полях значения их размахов (рис.10б). Аналогично измеряются и другие параметры сигналов (период, частота и т.п.).

Рис. 10.

Если по ходу эксперимента не требуется производить каких либо измерений, то можно ограничится выполнением лишь первой и второй операции.

Выполнение курсорных измерений.

Курсоры обычно используются при проведении быстрых измерений характеристик сигнала по времени и амплитуде.

1. Измерение частоты и амплитуды колебательного переходного процесса. для выполнения измерений необходимо:

• получить на экране осциллограмму фрагмента исследуемого сигнала, например, фронта импульса;

• нажать на кнопку CURSOR для отображения меню;

• последовательно нажимать функциональную кнопку Type до появления в данном поле символа Time;

• получить в поле функциональной кнопки Source символ СН1;

• нажать функциональную кнопку Cursor1 и с помощью универсальной ручки разместить курсор на первом пике колебательного переходного процесса (рис. 11а);

• нажать функциональную кнопку Cursor2 и манипулируя универсальной ручкой разместить курсор на втором пике изображения процесса;

• считать значение интервала ∆t и частоты 1/∆t, отображаемые в поле сообщений меню курсора;

• с помощью функциональной кнопки Type добиться появления в соответствующем поле символа Amplitude;

• нажать функциональную кнопку Cursor1 и появившуюся горизонтальную линию сместить на уровень первого максимума осциллограммы в области колебаний;

• активировать вторую горизонтальную линию (Cursor2) и разместить её на уровне первого минимума осциллограммы в области колебаний (рис. 11б);

• считать значение размаха ∆V, появляющееся в поле сообщений меню курсора.

рис. 11

2. Измерение времени нарастания (время фронта).

Данная процедура аналогична рассмотренной выше в части измерения интервала ∆t. Поскольку время нарастания прямоугольного импульса определяется как разность между двумя моментами времени t₁ и t₂ , в которые импульс достигается 0,1 и 0,9 амплитудного значения, то курсоры времени необходимо помещать в точки, соответствующие этим моментам. Т.к. в полях сообщений курсоров отображается значение и времени и амплитуды, то процедуру измерения можно существенно уточнить, если предварительно определить амплитуду импульса и рассчитать значение соответствующих уровней. Результат измерения, как и раньше, появляется в поле сообщений меню курсора.

Примечание: аналогичным способом измеряются время спада и длительность импульса.

3. Измерение фазового сдвига между двумя сигналами синусоидальной формы.

В процесс измерений необходимо произвести следующие действия:

• соединить канал осциллографа (СН1 и СН2) с источником сигналов;

• нажать кнопку AUTOSET и получить устойчивое изображение синусоид;

• с помощью органов управления отображением по вертикали и горизонтали установить удобное для работы изображение (например, один период на 8-9 делениях);

• нажать кнопку CURSOR для отображения Cursor Menu;

• с помощью функциональных кнопок Type и Source получить в полях сообщений отображение символов Time и СН1, соответственно;

• нажать функциональную кнопку Cursor1 и с помощью универсальной ручки поместить курсор в точку, соответствующему нулевому значению первого сигнала на возрастающем участке синусоиды (отображаемое значение напряжения в поле курсора должно быть равным нулю);

• нажать функциональную кнопку Cursor2, поместить вторую вертикальную линию в точку, соответствующему нулевому значению первого сигнала на ниспадающем участке синусоиды и считать значение ∆t₁, отображаемое в поле сообщений меню курсора;

• поместить второй курсор в точку, соответствующую нулевому значению второго сигнала на возрастающем участке синусоиды и считать значение ∆t₁₂, отображаемое в поле сообщений меню курсора;

• рассчитать фазовый сдвиг φ₁₂ по формуле φ₁₂=180°∆t₁₂/∆t₁, где φ₁₂= φ₁- φ₂ (φ₁ и φ₂ – начальные фазы U₁ и U₂).

В случае многократных измерений, например, при снятии фазо-частотной характеристики процедуру измерений можно упростить, если вместо нахождения ∆t₁ воспользоваться показаниями частотомера генератора (f). Тогда фазовый сдвиг определяется по формуле φ₁₂=180°f∆t₁₂.

Фазовый сдвиг можно измерить и методом калиброванной шкалы, для чего следует:

• подключить осциллограф к источникам сигналов;

• нажать кнопку AUTOSET, получить устойчивое изображение синусоид и с помощью органов управления отображение по вертикали совместить опорные уровни отображение сигналов;

• воспользовавшись формулой φ₀=180°/N, рассчитать цену горизонтального деления в градусах (φ₀), (N – количество делений, которое занимает изображение половины периода сигнала);

• определить число делений ∆N между нулевыми значениями сигналов на возрастающих участках синусоид;

• рассчитать фазовый сдвиг по формуле φ₁₂= φ₀∆N или φ₁₂=360° f Д_р ∆N (f и Д_р – показание частотомера генератора и значение длительности развертки, соответственно).

Следует отметить, что данный метод измерения, при всей своей простоте, уступает по точности методу с использованием курсоров времени.

Наблюдение фигур Лиссажу.

Фигуры Лиссажу наблюдаются в формате XY, в котором напряжение сигнала первого канала определяет координату точки на горизонтальной оси, а напряжение сигнала второго канала – на вертикальной оси. При этом в осциллографе используется несинхронизированный сбор данных в режиме Sample (Выборка) и полученные результаты отображаются в виде точек при фиксированной частоте отсчетов, равной 1Мвыб/с.

Для просмотра сигналов в формате вывода XY требуется:

• нажать кнопку CH1 MENU;

• последовательно нажать функциональные кнопки Probe, Voltage, Attenuation, 1X;

• нажать кнопку CH2 MENU;

• последовательно нажать функциональные кнопки Probe, Voltage, Attenuation, 1X;

• подсоединить осциллограф к источники сигналов, нажать кнопку AUTOSET и с помощью ручки VOLTS/DIV добиться примерного равенства размеров амплитуд отображаемых сигналов;

• нажать кнопку DISPLAY для отображения Display Menu;

• нажимая функциональную кнопку Format, получить в поле сообщений отображение символа XY (на экране появится изображение фигуры Лиссажу);

• с помощью ручек VOLTS/DIV и VERTICAL POZITION установить удобное для работы изображение;

• нажимая функциональную кнопку Persist, получить в поле сообщений отображение символа Infinite;

• нажать функциональную кнопку Abjust Contrast и с помощью универсальной ручки отрегулировать контрастность изображения на экране (рис. 12).

Рис. 12.

І.3. ГЕНЕРАТОР МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АНР-1002

Генератор АНР-1002 – источник сигналов синусоидальной, треугольной и прямоугольной формы, импульсов ТТП-уровня в диапазоне частот от 0,01Гц до5МГц, а также частотно- и амплитудно-модулированных сигналов и сигналов с изменяющейся частотой. Прибор оснащен встроенным частотомером с шестиразрядным светодиодным дисплеем, обеспечивающим измерение частоты в пределах от 5Гц до 50МГц.

І.3.1. Основные характеристики генератора.

Основная погрешность установки частоты (при 23°С±5°С и относительной влажности не более 70%) нормируется, как ±(n% от установленного значения + mединиц младшего разряда индикатора)

В частности, в диапазоне частот:

0,5…50Гц n=3, m=2;

50…500Гц n=0,3, m=1;

0,5кГц…5МГц n=0,03, m=1.

Максимальный уровень входного сигнала (размах) не менее 20В на нагрузке 1МОм. Плавная регулировка выходного сигнала осуществляется в пределах 500мВ…20В. Ступенчатая регулировка производится ступенями -20дБ, -40дБ (-60дБ).

Выходное сопротивление прибора равно 50Ом±10%.

Смещение по постоянному току регулируется в пределах от -10В до +10В (на нагрузке 1МОм).

Коэффициент гармоник синусоидального сигнала менее 2%.

Время нарастания прямоугольного импульса не более 50нс.

Скважность изменяется в диапазоне значений от 40 до 1 (50% в положении регулятора КАЛ.).

Элементы управления и регулировки генератора.

Лицевая панель прибора изображена на рис. 13

Рис. 13.

Основными органами управления, размещенными на панели, являются:

• кнопка POWER(1), используемая для включения и выключения питания;

• Дисплей READOUT(2) – шестиразрядный индикатор для отображения частоты сигнала генератора или внешнего источника;

• кнопка RANGE(3) – диапазонные клавиши для установки частотного диапазона (одно нажатие клавиши приводит к изменению диапазона в 10раз);

• ручка SYMMETRY(4) с кнопкой ON, используемая для регулировки симметрии фронта и спада импульса;

• ручка OFFSET(5) с кнопкой ON, предназначенная для регулировки уровня постоянной составляющей сигнала;

• ручка SWEEP RATE(6), используемая при регулировки уровня качания частоты;

• кнопка ON и STOP(7), используемые для управления режимом качания частоты;

• ручка STOP FREQ (8), предназначенная для установки диапазона качания;

• разъем EXT. COUNTER (9) и кнопка ON (10), используемые для подачи сигнала и включения частотомера в режиме измерения частоты сигнала внешнего источника;

• ручка FREQUENCY (11) – регулятор частоты выходного сигнала;

• разъем SINC. OUT (12) – выход сигнала синхронизации ТТЛ уровня с частотой, равной частоте основного сигнала;

• разъем SWEEP IN-OUT (13) – вход/выход управляющего сигнала в режиме качания частоты;

• клавиши WAVE SELECTOR (14) – переключатели выбора формы выходного сигнала;

• ручка AMPLITUDE (15), используемая для регулировки амплитуды выходного сигнала;

• клавиша 20 дБ (16), предназначенная для ступенчатого ослабления уровня выходного сигнала;

• разъем OUTPUT (17) – выход основного сигнала генератора.

На задней панели прибора находятся вентиляционные отверстия, гнездо-переключатель для кабеля питания, переключатели питающего напряжения и предохранитель.