Цифровые осциллографы

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСЦИЛЛОГРАФЫ

Дальнейшее расширение функциональных возможностей универсальных осциллографов привело к созданию многофункциональных осциллографов, в которых с помощью сменных блоков можно реализовывать такие дополнительные функции, как измерение различных электрических и неэлектрических величин, анализ спектра сигналов, исследование характеристик радиотехнических устройств и т.д. Появились, в частности, осциллографы-мультиметры, аналогичные универсальным цифровым вольтметрам и мультиметрам, но сохраняющие все функции осциллографа. При разработке таких осциллографов наметились две тенденции.

Первая тенденция предполагает объединение осциллографа и мультиметра в схемном и конструктивном отношениях. Осциллограф может быть как одноканальным, так и многоканальным, а мультиметр, как правило, представляет собой набор преобразователей измеряемых величин в напряжение постоянного тока, измеряемое затем цифровым вольтметром. Отсчетным устройством мультиметра является ЭЛТ, выполняющая функции дисплея. Переключение прибора из режима «осциллограф» в режим «мультиметр» производится специальным переключателем.

Вторая тенденция предполагает полную автономию осциллографа и мультиметра в схемном отношении и предусматривает лишь конструктивное объединение их. Мультиметр в этом случае имеет собственное ОУ.

Дальнейшее расширение функциональных возможностей осциллографов-мультиметров достигается применением так называемых логических пробников, позволяющих одновременно исследовать несколько цифровых сигналов без увеличения габаритов осциллографов. Такая задача является довольно типичной для цифровой техники и решается с помощью пробника путем формирования ступенчатого напряжения (поочередно с разверткой осциллографа), распределяющего изображение исследуемых сигналов (до восьми) равномерно по площади экрана ЭЛТ.

Развитие техники точного осциллографирования привело к созданию универсального осциллографа нового типа – цифрового осциллографа (ЦО), являющегося еще одним примером ЦИП. Исследуемый аналоговый сигнал преобразуется с помощью АЦП в коды, которые далее запоминаются в дискретной памяти, реализуемой с помощью оперативного запоминающего устройства (ЗУ). Благодаря этому значительно упрощается задача измерения и обработки параметров сигнала, обеспечивается осциллографирование однократных сигналов и появляется возможность полностью автоматизировать процесс исследования формы сигналов и измерения их параметров. В самом общем виде структурная схема ЦО показана на рис. 3.

Рис. 3 Обобщенная структурная схема ЦО

Как видно из рис. 3, управление работой ЦО осуществляется тактовыми импульсами УУ. В АЦП реализуется кодоимпульсный метод преобразования при развертывающем уравновешивании с равномерно ступенчатым изменением компенсирующего напряжения Благодаря этому имитируется временная развертка осциллографа.

Оперативное ЗУ позволяет запомнить весь массив мгновенных значений U(t), поступающих в виде кодов с АЦП, а также необходимую служебную информацию. Скорость записи в ЗУ и его емкость оказывают существенное влияние на быстродействие и метрологические характеристики ЦО.

Особо следует остановиться на видах визуальных индикаторов (ВИ), применяемых в ЦО. Они подразделяются на две группы: ЭЛТ и матричные индикаторные панели (МИП). При использовании ЭЛТ необходимы дополнительные ЦАП, преобразующие коды ЗУ в напряжение сигнала U(t), поступающее на пластины Y, и напряжение развертки, подаваемое на пластины X ЭЛТ. Необходимость в ЦАП отпадает, если перейти к МИП – плоским матричным экранам, дискретность которых естественным образом согласуется с дискретной формой представленной информации. Кроме того, применение МИП снижает габариты и массу ЦО, устраняет источники высокого напряжения и резко сокращает число органов управления экраном.

Дата добавления: 2014-01-04