Подключение осциллографа к источнику исследуемых сигналов

Осциллографируемый сигнал подводится ко входу осциллографа проводами или коаксиальным кабелем. Простые соединительные провода применяются при наблюдении непрерывных сигналов низких и средних частот, высокочастотные кабели – при исследовании импульсов и напряжений высоких частот.

Сигналы малой амплитуды подают на вход Y прибора. При достаточно большой амплитуде, но не свыше примерно 150 – 200 В (точно предел определяется чувствительностью трубки), исследуемое напряжение (особенно импульсное) целесообразно подавать непосредственно на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ.

При подключении осциллографа к исследуемой схеме следует иметь в виду, что его входное активное сопротивление и входная емкость в определенных случаях могут заметно изменить режим работы схемы. Для ослабления влияния входной цепи осциллограф подключают к исследуемому объекту через вспомогательный эмиттерный (катодный) повторитель, имеющий большое входное активное сопротивление, малую входную емкость, равномерную амплитудно-частотную характеристику в широкой полосе и коэффициент передачи, близкий к единице.

При исследовании высоковольтных импульсных напряжений между выходом источника исследуемого сигнала и входом осциллографа (вертикально отклоняющими пластинами ЭЛТ) включают делитель напряжения. Последний должен иметь большое входное сопротивление (по сравнению с сопротивлением исследуемого объекта), сохранять постоянство коэффициента передачи в широкой полосе частот, обладать малым выходным сопротивлением (по сравнению с сопротивлением входа Y или пластин ЭЛТ), чтобы подключение осциллографа заметно не изменяло коэффициент передачи делителя.

Наиболее рациональной схемой делителя напряжения, отвечающей отмеченным требованиям, является схема аттенюатора осциллографа (рис. 10.6, а). Если осциллографируются короткие импульсы, то во избежание искажений следует применять высокочастотные кабели минимально возможной длины и принимать меры к устранению (уменьшению) отражений от начала и конца кабеля.

В случаях, когда требуется получить осциллограммы импульсов тока, в исследуемую цепь включают последовательно вспомогательный резистор сопротивления R малой величины (по сравнению с сопротивлением цепи) с минимальными индуктивностью (практически безындукционное) и паразитной емкостью. Напряжение, создаваемое исследуемым импульсом тока на этом резисторе, подается на вход Y осциллографа или непосредственно на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ.

При выборе сопротивления резистора нужно следить за тем, чтобы постоянная времени цепи, образуемой резистором и параллельно подключенными входной емкостью осциллографа и емкостью кабеля, была бы существенно меньше длительности импульса.

Наблюдение периодических сигналов. Для получения осциллограммы одного периода напряжения длительность развертки должна быть равна периоду исследуемого напряжения; чтобы наблюдать n периодов –
в n раз больше. Минимальная частота развертки должна быть такой, чтобы изображение не мерцало на экране трубки с коротким или средним после-свечением.

При наблюдении периодических процессов наиболее целесообразно применять внутреннюю синхронизацию, т. е. синхронизацию исследуемым сигналом. Синхронизация от сети удобна при осциллографировании напряжений, частоты которых равны или кратны частоте сети, например, выходных напряжений трансформаторов, питаемых от сети, пульсаций выпрямителей и т. п.

Если используется развертывающее напряжение от внешнего источника, то его подают на вход X осциллографа, выключая внутренний генератор развертки. Амплитуда внешнего напряжения должна позволять растянуть изображение на значительную часть экрана.

Вертикальный размер изображения должен быть удобным для наблюдения. Его регулируют с помощью аттенюатора, должным образом выбирая коэффициент передачи, и изменением усиления в канале вертикального отклонения.

Наблюдение импульсных сигналов. Скорость ждущей развертки выбирают так, чтобы изображение сигнала или его части растягивалось почти на весь экран. Изображение растягивается тем больше, чем выше скорость развертки.

Синхронизировать ждущую развертку можно исследуемым и внешним импульсами в зависимости от условий наблюдения. Если используется линия задержки канала вертикального отклонения осциллографа, то генератор развертки синхронизируют исследуемым сигналом.

При достаточно большой амплитуде осциллографируемый импульс целесообразно подавать непосредственно на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ, но в этом случае требуется внешний синхронизирующий сигнал. В тех случаях, когда нужно детально исследовать форму импульсов и имеется возможность изменения частоты их следования, наблюдение следует вести при повышенной частоте, что способствует увеличению
яркости.

Для исследования быстропротекающих процессов применяют запоминающие осциллографы и регистрацию осциллограмм.

Измерение амплитуды напряжения. Перед измерением калибруют чувствительность канала вертикального отклонения – устанавливают по калибратору с помощью регулятора усиления номинальный коэффициент отклонения. Затем подают исследуемый сигнал на вход Y осциллографа и, не меняя положения регулятора усиления, добиваются с помощью входного аттенюатора того, чтобы размер Н изображения занимал бы большую часть экрана (рис. 10.15). Искомую амплитуду определяют по формуле (10.6), где – число на шкале, окружающей переключатель аттенюатора, обозначающее данное положение переключателя.

Измерение интервалов времени. Длительность импульса, период следования импульсов и другие интервалы времени измеряют, используя калиброванную развертку. Ее длительность перед началом измерений поверяют по калибратору длительности. После поверки длительности развертки Т_р исследуемый импульс подают на вход Y осциллографа.

На экране появляется изображение прямоугольного импульса. Длительность развертки регулируют так, чтобы возможно больше растянуть изображение импульса в горизонтальном направлении: если фронт изображения совмещен с левой граничной линией масштабной сетки, то срез изображения должен быть возможно ближе к правой граничной линии (рис. 10.16). Затем измеряют по масштабной сетке расстояние l и, умножив его на число q (произведение чисел, обозначающих установленные положения переключателей Время/дел. и Множитель), получают искомую длительность импульса = lq.

Рис. 10.15. К измерению амплитуды импульса	Рис. 10.16. К измерению длительности импульса (уровень 0,5 )

Возможные искажения осциллограмм. В практике осциллографирования встречаются несоответствия наблюдаемой кривой истинной форме напряжения исследуемого сигнала – искажения осциллограмм.

Основные виды искажений и причины их возникновения:

1. На экране наблюдается перекошенная несимметричная синусоида (рис. 10.17, а), хотя на вход осциллографа подано напряжение гармонического сигнала. Такое искажение обусловлено тем, что при длительности развертывающего напряжения, равной периоду исследуемого напряжения, продолжительность обратного хода луча составляет заметную долю времени прямого хода. Если луч при обратном ходе гасится, то бледная линия, соединяющая на рисунке конец кривой с ее началом, не видна.

2. Помимо основной кривой наблюдается дополнительная кривая с пониженной яркостью свечения (рис. 10.17, б). Это связано с отсутствием гашения луча при обратном ходе.

3. Изображение нескольких периодов напряжения неравномерно:
начальная часть более растянута, чем конечная (рис. 10.17, в). Причина кроется в нелинейности развертки.

4. Нелинейные искажения наблюдаются в том случае, когда вершина изображения осциллографируемой кривой приближается к краям экрана.

Рис. 10.17. Примеры искажений осциллограмм

5. Дефокусировка пятна, т. е. увеличение его диаметра. Вызывается нестабильностью питающих напряжений. Может быть обусловлена также несимметричной подачей напряжения на вертикально отклоняющие пластины, так как при этом фокусировка зависит от значения отклоняющего напряжения.

6. Качество фокусировки по обеим осям неодинаково: по одной оси хорошее, по другой – неудовлетворительное. Подобное искажение осциллограммы (астигматизм) устраняется соответствующей регулировкой.

7. Изгиб огибающей изображения сигнала (рис. 10.17, г). Причиной является наличие низкочастотного фона в усилителе вертикального отклонения.

8. Не наблюдается фронт импульса (рис. 10.17, д). Это является следствием неправильной синхронизации генератора ждущей развертки: фронт импульса поступает на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ раньше, чем начинается горизонтальная развертка.

9. Фронт и срез изображения прямоугольного импульса получаются слишком пологими, округленными. Изображение имеет форму прямоугольного сигнала, прошедшего через интегрирующую цепь (рис. 10.17, е). Это обусловлено западанием амплитудно-частотной характеристики канала вертикального отклонения на высоких частотах, которое приводит к частотным искажениям, сопровождающимся фазовыми искажениями.

10. Плоская часть импульса заметно скошена (рис. 10.17, ж). Подобное искажение вызывается западанием амплитудно-частотной характеристики канала вертикального отклонения в области низких частот и встречается чаще всего при весьма большой длительности импульса.

11. Вершина импульса получается волнистой (рис. 10.17, з). Причина кроется в возникновении паразитных резонансов в цепях канала вертикального отклонения.

12. Вершина изображения импульса подозрительно ровная и плоская,
а переходы от фронта к плоской части и от последней – к срезу заострены (рис. 10.17, и). Это обстоятельство должно насторожить, так как может быть следствием ограничения в усилителе, а не высокого качества импульса.

13. Изображение получается слишком бледным. Это означает, что отсутствует подсвет импульса или частота следования (длительность импульса) недостаточна для получения хорошей яркости. Не исключено и ухудшение качества экрана.

АНАЛИЗ ЧАСТОТНОГО СПЕКТРА

Как известно, совокупность гармонических составляющих сигнала образует его спектр. При графическом изображении спектра по оси
абсцисс откладывают значение частот, а по оси ординат – величины амплитуд гармоник. Сложная периодическая функция времени полностью описывается амплитудами и фазами ее спектральных составляющих.

Спектральный анализ занимает одно из важных мест в современной науке и технике, причем все чаще используется при анализе речевых сигналов, шумов машин, сейсмических колебаний, т. е. при исследовании процессов, выходящих за рамки классической радиотехники.

Качество любого измерительного прибора оценивается его основными метрологическими характеристиками. Для анализаторов спектра – это разрешающая способность , время анализа , погрешности измерений частоты и амплитуды .

Разрешающая способность анализатора спектра определяется как расстояние между частотами, при которых сигнал на индикаторе анализатора уменьшается на 3 дБ по сравнению с максимальным значением при бесконечно малой скорости изменения частоты. Время анализа – это скорость анализа в заданном диапазоне частот с допустимыми погрешностями и . Основными методами спектрального анализа являются параллельный и последовательный.

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: