Канал Z - вспомогательный канал (канал подсвета луча) применяется для измерения частоты, фазы

(Канал управления луча (канал Z) служит для установки яркости изображения сигнала на экране ЭЛТ, удобной для его наблюдения как вручную (изменяя смещение на модуляторе или катоде ЭЛТ), так и с помощью усилителя, на вход которого подаются сигналы внешнего или внутреннего источника для быстрого подсвечивания важных участков изображения сигнала.

Основное назначение канала Z состоит в подсвечивании рабочего хода развертки. Во время рабочего хода на вход усилителя подается прямоугольный импульс подсвета, который вырабатывается генератором развертки и после усиления подается на модулятор или катод ЭЛТ).

 

22. Методы анализа спектров сигнала

В радиотехнике, электронике, технике связи и других областях науки и техники анализ формы, спектра и нелинейных искажений элек­трических сигналов позволяет получить информацию о качестве радио­устройств, линий связи, технологических процессов и т.д. Для про­ведения такого анализа и измерения параметров спектра, модуляции и искажений электрических сигналов используются приборы подгруппы С (С2 и С3 – измерители параметров модуляции; С4 – анализаторы спектра; С6 – измерители нелинейных искажений сигналов).

Анализ спектра сигналов

В основе спектральных методов анализа лежит преобразование Фурье для временной функции, описывающей исследуемый сигнал. Пре­образование Фурье позволяет представить сложный процесс множеством гармонических составляющих, описываемых рядом

где – – амплитудный спектр.

– фазовый спектр сигнала.

Однако в большинстве случаев достаточно иметь информацию только об амплитуде и частоте составляющих спектра сигналов, а фазовый спектр не представляет интереса.

Из известных методов анализа спектра сигналов (метод фильтра­ции, дисперсионно-временной и рециркуляционный методы) в серийно выпускаемых промышленностью анализаторах спектра чаще всего реализуется метод фильтрации. Сущность метода заключается в применении для выделения и анализа составляющих спектра селективных фильтров с узкой полосой пропускания. Наибольшее распространение получили фильтровые анализаторы спектра последовательного действия, позволяющие исследовать периодические и другие виды сигналов, спектры которых практически не изменяются во время измерения. Упрощенная структурная схема такого анализатора представлена на рисунке.

Наименование прибора	Тип прибора	Основные технические характеристики
Анализатор спектра	СК4-58	Диапазон рабочих частот от 0,4 до 600 кГц. Конечное значение амплитудных шкал индикатора устанавливаются ступенчато через 10 дБ.

Упрощённая структурная схема анализатора спектра

Генератор развертки вырабатывает пилообразное напряжение, которое воздействует на горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ, вы­зывая, отклонение луча по оси I. Кроме того, то же напряжение пос­тупает на управляющий перестройкой частоты элемент частотно-моду­лированного генератора (ЧМ генератора), вызывая тем самым линей­ное изменение во времени частоты его колебаний. Постоянное по амп­литуде напряжение ЧМ генератора вместе с исследуемым сигналом по­дается на преобразователь частоты, выходной сигнал которого будет содержать составляющую разностной частоты исследуемого сигнала и ЧМ генератора с амплитудой, пропорциональной спектральной состав­ляющей исследуемого сигнала. Эта составляющая выделяется усилите­лем промежуточной частоты, содержащим узкополосный полосовой фильтр. При перестройке частоты ЧМ генератора спектральные состав­ляющие исследуемого сигнала будут последовательно преобразовывать­ся на фиксированную промежуточную частоту и наделяться полосовым фильтром с последующим квадратичным, детектированием и подачей пос­ле усиления на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ.

Для отсчета частот спектральных составляющих необходимо знать масштаб по оси I, определяемый как приращение частоты ЧМ генератора, отнесенное к смещению луча по оси абсцисс. В анализаторах спектра ось частот калибруется с помощью частотных меток или с помощью маркера. В простейшем случае для создания мотки маркере используется генератор гармонического напряжения, частота которого устанавливается оператором и вчитывается со шкалы генератора. Это напряжение поступает на вход анализатора и вызывает выброс на экране ЗЛТ – частотную метку. Совмещая метку с соответствующими, спектральными составляющими, можно измерять частоты последних.

Амплитуду спектральных составляющих можно измерять по масш­табной сетке, помещенной перед экраном анализатора, или по шкале аттенюатора анализатора спектра.

23. Структурная схема измерителя коэффициента нелинейных искажений

Существующие методы измерения разделяются на спектральный и интегральный.

Спектральный метод реализуется с помощью избирательного устройства, в качестве которого могут быть использованы селективные вольтметры или анализаторы спектра. При этом достаточно измерять относительный (по отношению к U1) уровень высших гармоник. Метод достаточно точен для КГ = 0,01 – 1, но трудоемок. Этот метод целесообразно применять, когда необходимо определить роль каждой гармоники в отдельности.

 

Входное устройство ВУ состоит из аттенюатора и предваритель­ного усилителя. Исследуемое напряжение U_ВХ с входного устройства подается либо на выходное устройство ВыхУ, состоящее из аттенюато­ра и согласующего усилителя, либо на избирательный усилитель ИУ. После выходного устройства сигнал подается на вольтметр В.

 

В первом положении переключателя SA показания вольтметра пропорциональны UВХ

Во втором - избирательный усилитель, на­строенный на частоту первой гармоники, подавляет ее и показания про­порциональны напряжению высших гармоник:

Коэффициент нелинейных искажений

 

В современных измерителях нелинейных искажений измерение производится автоматически.

Исследуемый сигнал через входное устройство ВУ подается в узел автоматической регулировки усиления АРУ. На его выходе поддерживается постоянное значение напряжения при изменениях исследуемого сигнала.

С выхода АРУнапряжение поступает в режекторный усилитель РУ, в котором осуществляется автоматическое подавление первой гармоники предварительно усиленного входного сигнала. Узел автоматической подстройки частоты АПЧ управляет частотойрежекции РУтаким образом, чтобы напряжение на его выходе стало минимальным. Напряжение высших гармоник поступает на вход усилителя У. Усиленное напряжение высших гармоник измеряется вольтметром среднеквадратического значения, состоя­щего из преобразователя При отсчетного устройства ОУ, проградуированного в процентах К_НИ.

 

24. Условия равновесия моста постоянного тока

Измерительный мост — устройство для измерения электрического сопротивления. Принцип измерения основан на взаимной компенсации сопротивлений двух звеньев, одно из которых включает измеряемое сопротивление. В качестве индикатора обычно используется чувствительный гальванометр, показания которого должны быть равны нулю в момент равновесия моста.

На схеме R1, R2, R3, R4 – плечи моста, AD - диагональ питания, CB - измерительная диагональ. R_x представляет собой неизвестное сопротивление; R₁,R₂ и R₃ — известные сопротивления, причём значение R₂ может регулироваться. Если отношение сопротивлений (R₁ / R₂) равно отношению сопротивлений другого (R_x / R ₃), то разность потенциалов между двумя средними точками будет равна нулю, и ток между ними не будет протекать. Сопротивление R ₂ регулируется до получения равновесия, а направление протекания тока показывает, в какую сторону нужно регулировать R ₂.

Условие равновесия:

 

25. Условия равновесия моста переменного тока

Мостовые схемы работают как пара двухкомпонентных делителей напряжения подсоединённых параллельно к источнику напряжения, индикатор нулевого сигнала включён в диагональ моста для определения "баланса" при нулевом сигнале

 

Работа мостов постоянного тока основана на условии:

Мосты переменного тока работают так же, только уравнение баланса определяется комплексными числами, и амплитуда, и фаза сигналов на диагонали моста должны быть равные, что бы детектор показал "нуль".

 

Для этого обобщённого моста переменного тока выполнение условий баланса должно происходить в том случае, когда отношение импедансов каждой ветви равно:

 

Должно быть подчёркнуто, что импеданс в этом уравнении должен быть комплексный, рассчитанный как для амплитуды, так и для фазы. Недостаточно, что бы мост был сбалансирован только по амплитуде сигнала; без балансировки фазы на выводах детектора нуля будет присутствовать напряжение, и мост не будет сбалансирован.

 

Мостовые схемы могут быть сконструированы для измерений почти любых параметров - ёмкости, индуктивности, сопротивления и даже добротности.

Мостовый схемы для измерения индуктивности и емкости соответственно:

 

26. Общие сведения о приборах, измерение параметров R, L, C, Q резонансным методом

И змерения емкости конденсатора и индуктивности катушки основаны на известной зависимости резонансной частоты контура от его параметров . Контур, составленный из испытуемого и образцового компонентов, слабо связывают с измерительным генератором. Частоту последнего регулируют до наступления резонанса, индикатором которого служит электронный вольтметр. Емкость или индуктивность находят из формул:

где С _х и С _обр — измеряемая и образцовая емкость, пФ;

L _х и L _0бр — измеряемая и образцовая индуктивности, мкГ;

f _р — резонансная частота, кГц.

 

Резонансным методом измеряют и добротность колебательного контура Q. Один из способов реализуется в куметре

Катушку индуктивности подключают к зажимам L _х, а конденсатор — к зажимам С _х. Устанавливают минимальное значение емкости образцового конденсатора. Частоту генератора перестраивают до наступления резонанса напряжений в последовательном контуре. Напряжение на конденсаторе U _с при неизменном напряжении е, возбуждающем контур, получается пропорциональным добротности контура (если добротность достаточно высока, по крайней мере Q >1 0):

Uc = Qe

Шкала электронного вольтметра градуируется в единицах Q. Погрешность, обусловленную подключением к контуру образцового конденсатора, исключают расчетным путем.

Добротность контура можно измерить также косвенным методом, который называют методом переменной частоты. Непосредственно измеряют полосу пропускания контура ΔF на относительном уровне А = U / U _р и резонансную частоту f _р, а добротность вычисляют по формуле

Самая высокая точность измерений получается, когда А =0,707.

Наибольший удельный вес в общей погрешности измерений добротности контура описанным методом имеет погрешность определения полосы ΔF. Поэтому ее нужно измерять с большой точностью (например, электронно-счетным частотомером).

27. Методика измерения параметров транзисторов