Цифровые осциллографы

Цифровой осциллограф позволяет одновременно наблюдать на экране сигнал и получать численные значения его ряда параметров с большей точностью, чем это возможно путем считывания количественных величин непосредственно с экрана обычного осциллографа. Это воз­можно потому, что параметры сигнала измеряются непосредственно на входе цифрового осциллографа, тогда как сигнал, прошедший через канал вертикального отклонения, может быть измерен с существенными ошибками. Эти ошибки могут достигать 10 %.

Параметры, измеряемые современными цифровыми осциллографами, являются: амплитуда сигнала, его частота или длительность. Однако этим не ограничиваются возможности цифровых осциллографов. Сопряжение цифровых осциллографов с микропроцессорами позволяет определять действующее значение напряжения сигнала и даже вычислять и отображать на экране преобразования Фурье для любого I вида сигнала.

В устройствах цифровых осциллографов осуществляется полная цифровая обработка сигнала, поэтому в них, как правило, используется отображение на новейших индикаторных панелях.

В цифровых осциллографах отображение результата измерения производится тремя способами:

1. Параллельно с наблюдением динамического изображения сигнала на экране, его численные параметры высвечиваются на световом табло.

2. Оператор подводит к изображению сигнала на экране световые метки так, чтобы отметить измеряемый параметр, и по цифре на соответствующей регулировке определяет величину интересующего параметра.

3. Используются специальные кинескопы (например, матричные индикаторы) и растровый метод формирования изображения исследуемых сигналов и цифровой информации.

В большинстве современных цифровых осциллографов производится автоматическая установка оптимальных размеров изображения на экране трубки. Ниже приводятся упрощенная структурная схема (рис. 6.15) и параметры современного цифрового автоматизированного осциллографа, который является характерным представителем этого класса приборов.

Структурная схема цифрового осциллографа содержит: аттенюатор входного сигнала; усилители вертикального и горизонтального отклонения; измерители амплитуды и временных интервалов; интерфейсы сигнала и измерителей; (микропроцессорный) контроллер; генератор развертки; схему синхронизации и электронно-лучевую трубку.

Технические характеристики типового цифрового осциллографа:

- полоса пропускания 0...50 МГц;

- коэффициенты отклонения 0,002... 10 В/дел;

- коэффициенты развертки 20 нс/дел...20 мс/дел;

- погрешность коэффициентов отклонения и развертки 2...4 %;

- погрешность цифровых измерений 2...3 %;

-

размер экрана 80x100 мм.

Функциональные возможности:

- автоматическая установка размеров изображения;

- автоматическая синхронизация;

- разностные измерения между двумя метками;

- автоматическое измерение размаха, максимума и минимума сигна­лов, периода, длительности, паузы, фронта и спада импульсов;

- вход в канал общего пользования.

Размеры корпуса цифрового осциллографа порядка 335x280x566 мм; масса около 14 кг; диапазон рабочих температур -10...+50° С.

Как видно из структурной схемы рис. 6.15, амплитудные и временные параметры исследуемого сигнала определяются с помощью встроенных в прибор измерителей. На основании данных измерений микропроцессорный контроллер производит вычисление требуемых коэффициентов отклонения и развертки и через интерфейс устанавливает эти коэффициенты в аппаратной части каналов вертикального и горизонтального отклонения. Это обеспечивает неизменные размеры изображения по вертикали и горизонтали, а также автоматическую синхронизацию сигнала.

Микропроцессорный контроллер также опрашивает положение органов управления на передней панели, и данные опроса после кодирования снова поступают в контроллер, который через интерфейс включает соответствующий режим автоматического измерения. Результаты измерений индицируются на отдельном световом табло (оно может быть встроено в экран трубки), причем амплитудные и временные параметры сигнала отображаются одновременно.