Осциллографические измерения параметров сигналов

Для получения осциллограммы исследуемого сигнала необходимо управлять движением электронного пучка на экране электронно- лучевой трубки (ЭЛТ) в горизонтальном и вертикальном направлениях. Под действием сигнала, который подается на канал вертикального отклонения "Y", электронный луч движется в вертикальном направлении. При линейной развертке горизонтального отклонения генератор развертки вырабатывает пилообразное напряжения. Под действием генератора линейной развертки луч движется в горизонтальном направлении. При одновременном действии сигнала на "Y'' пластины и генера- тора развертки на "X" пластины луч движется по сложной траектории, описывая на экране ЭЛТ форму сигнала. Для того чтобы изображение сигнала на экране было неподвижным, необходимо, чтобы соблюдалось равенство:

                                    T _p= k^.T_c,                                                              (29)

где Т_р - период пилообразного напряжения генератора развертки;

Т _с - период сигнала: k – число, показывающее сколько периодов сигнала укладывается в периоде развертки.

 

При линейной развертке на экране ЭЛТ получаем изображение сигнала как функцию времени (рис. 3).

 

 

Рис. 3. 1) – Т _р = Т _с; 2) - Т _р = 2 Т _с; 3) - Т _р = 3 Т _с

а – исследуемый сигнал; б – сигнал развертывающего напряжения;

с –изображение на экране осциллографа

 

Измерение напряжения и частоты

Измерение напряжения производится в первом основном режиме работы осциллографа - в режиме линейной калиброванной развертки. Измеряемое напряжение U _c(t) подается на вход Y осциллографа. На пластины X ЭЛТ поступает сигнал генератора развертки пилообразной формы U _Р(t).

На экране появится осциллограмма в виде зависимости поданного на вход Y сигнала от времени. Пример осциллограммы для синусоидального сигнала приведен на рис. 4. Амплитуда сигнала определяется из соотношения

          U_m = К _U ^. n_Y,                                   (30)

где n_Y - геометрический размер по вертикали [дел]; К _U ^. - коэффициент отклонения по шкале Y [В/дел].

Коэффициент отклонения К _U – отношение напряжения входного сигнала к отклонению луча (в делениях шкалы), вызванному этим напряжением, например К _U = 50 мкВ/дел.

       Рис. 4

Измерение частоты методом линейной калиброванной развертки производится в первом основном режиме работы осциллографа - в режиме линейной развертки. При измерении частоты методом линейной калиброванной раз- вертки осциллографа Измеряемое напряжение U _c(t) подается на вход Y осциллографа. На пластины X ЭЛТ поступает сигнал генератора развертки пилообразной формы U _Р(t). Осциллограмма на рис. 4.

Период Т _С  и частота f исследуемого сигнала определяются из соотношений:

                                             Т _С = К _Р^. n _Х;

                                               f = 1/ T _C                                                      (31)

где К _Р^. n _Х - геометрический размер по горизонтали [дел];

К _Р^. - коэффициент развертки по шкале Х [время/дел], например 10 мс/дел.\

Примеры

Определить амплитуду U _m, период T _C и частоту f напряжения, изображенного на рис. 4.

Коэффициент отклонения равен К _U ^. = 0,2 В/дел, коэффициент развертки равен К_Р = 10 мкс/дел.

Решение

                        n_Y = 7 дел;     n _Х = 5 дел

    U_m = 0,2^. 7 = 1,4 В; Т _С = 10^.5 = 50 мс;   f = 1/(50^.10^-3) = 20 Гц.                                      

                      

 

Измерение частоты методом синусоидальной развертки производится режиме усиления (сравнения, фигур Лиссажу). Гармонические сигналы подаются на входы Y и X. На экране наблюдается фигура Лиссажу, вид которой зависит от частотных и фазовых соотношений поданных сигналов. Пример фигуры Лиссажу приведен на рис. 5.

Полученная фигура мысленно пересекается двумя взаимно перпендикулярными осями (оси не должны проходить через узлы фигуры). Подсчитывается количество точек пересечения с осью X - n _X и осью Y - n _Y.

В этом случае выполняется соотношение:

Рис. 5                                    n _X ^. f _X  = n _Y ^. f _Y.                                               (32)

Посчитав количество точек пересечения фигуры с осями X - n _X и Y – n _Y и зная одну из частот можно определить вторую частоту, например

                                  ; .                                     (33)

 

Пример

Определить частоту сигнала на входе Х, если частота сигнала на входе Y равна 600 Гц по фигуре Лиссажу, показанной на рис. 5.

                                             Решение

n _X ^. = 6;  n _Y = 4;    f _Y = 600 Гц

                                     ^. f _X  = 4^.600/6 = 400 Гц.