![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Стробоскопические осциллографы
В стробоскопических осциллографах, как и в известных механических и электрических стробоскопах, происходит кажущееся замедление быстропротекающего процесса, т. е. трансформируется масштаб времени. Поступающие на вход стробоскопического осциллографа сигналы последовательно измеряются (считываются) в точках при помощи коротких стробирующих импульсов, длительность которых τ стр. Последовательность измерения достигается путем автоматического сдвига во времени стробимпульса на интервал Δ t в пределах длительности сигнала τ или в пределах его периода следования T с. Интервал Δ t называется шагом считывания. Его длительность зависит от числа точек считывания, n = τ /Δ t или m = T с/Δ t. Очевидно, что длительность стробимпульса должна быть много меньше шага считывания: τ стр< < Δ t. Сигнал и стробимпульсы (рис. 3.5, а, б) подаются в смеситель осциллографа, на выходе которого возникают импульсы напряжения, высота которых пропорциональна мгновенным значениям исследуемого сигнала в точках измерения (считывания) (рис. 3.5, в). Огибающая этих импульсов (рис. 3.5, г) повторяет форму исследуемого сигнала. Таким образом, исследуемый сигнал «растягивается» во времени в несколько раз, и во столько же раз расширяется эквивалентная полоса пропускания осциллографа. Для обеспечения автоматического сдвига стробирующих импульсов их период следования должен отличаться от периода следования сигнала точно на шаг считывания: T стр = T с + Δ t. Считывание можно производить не в каждый период сигнала, а через l периодов. В этом случае период следования стробимпульсов должен быть равен: T стр = l × T с + Δ t, где l = 1, 2, 3, …. Растяжку сигнала во времени и эквивалентное расширение полосы пропускания частот осциллографа удобно характеризовать коэффициентом временной трансформации:
Коэффициент временной трансформации в современных стробоскопических осциллографах достигает десятков тысяч.
Рис. 3.5. Принцип стробоскопического осциллографирования: Рис. 3.6. Структурная схема стробоскопического осциллографа: Структурная схема стробоскопического осциллографа представлена на рис. 3.6. Запускающие импульсы (это может быть и исследуемый сигнал) поступают через вход синхронизации на формирующее устройство, где они преобразуются в короткие импульсы, форма и полярность которых не зависят от вида запускающих импульсов (рис. 3.7). Для возможности осуществления таких преобразований формирующее устройство состоит из ослабителя, усилителя, инвертора, ограничителя и делителя частоты. Сформированные импульсы используются для синхронизации всех остальных узлов осциллографа и поэтому называются синхронизирующими.
Рис. 3.7. Принцип формирования стробимпульсов: Для получения последовательности стробимпульсов со сдвигом каждого последующего относительно предыдущего на интервал Δ t синхронизирующий импульс запускает устройство автоматического сдвига, состоящее из генератора пилообразного напряжения с быстрым нарастанием – «быстрой пилы», генератора пилообразного напряжения с медленным нарастанием – «медленной пилы» и блока сравнения. Длительность «быстрой пилы» должна быть равна длительности или периоду следования сигнала, а «медленной» – периоду следования стробимпульсов, умноженному на число точек считывания. Отношение длительности «медленной пилы» к длительности «быстрой» равно коэффициенту временной трансформации K врт. Напряжения «быстрой» и «медленной пилы» поступают в блок сравнения, и при их равенстве возникает импульс, запускающий генератор стробимпульсов и прекращающий работу генератора «быстрой пилы». При каждом последующем синхронизирующем импульсе момент запуска генератора стробимпульсов сдвигается относительно начала «быстрой пилы» на интервалΔ t. Исследуемый сигнал поступает через коаксиальный разъем в смеситель, который является единственным широкополосным сверхвысокочастотным узлом стробоскопического осциллографа. Смеситель выполняют по однодиодной схеме (рис. 3.8).
Рис. 3.8. Смеситель стробоскопического осциллографа Диод устанавливают в такой режим, при котором он закрыт в отсутствие или при наличии исследуемого сигнала и открывается только при поступлении стробирующего импульса на время, равное длительности последнего. Амплитуда импульса тока диода определяется суммой напряжения сигнала и стробимпульса. Конденсатор С быстро заряжается до некоторого напряжения и после прекращения стробимпульса медленно разряжается через резистор R. При этом короткие импульсы тока диода преобразуются в широкие импульсы напряжения. Амплитуда этих импульсов линейно зависит от напряжения сигнала в момент считывания. Далее импульсы напряжения поступают на усилитель и расширитель, в котором «растягиваются» на весь период следования импульсов. Дискретный процесс преобразуется в ступенчатый аналоговый. После усиления узкополосным усилителем импульс подается на пластины вертикального отклонения электроннолучевой трубки. На пластины горизонтального отклонения подается усиленное напряжение «медленной пилы». Импульсы блока сравнения одновременно с запуском генератора стробимпульсов поступают в канал управления яркостью трубки, благодаря чему осциллограмма образуется светящимися точками или штрихами, равномерно отстоящими друг от друга. Интервал времени между началом синхронизирующего импульса и возникновением стробимпульса приводит к потере начала изображения исследуемого сигнала. Для устранения этого недостатка сигнал поступает на вход смесителя через отрезок коаксиального кабеля, выполняющего роль линии задержки.
|