Стробоскопические осциллографы

ЛЕКЦИЯ 12

Универсальные осциллографы имеют ограничения их применения для измерения ВЧ-сигналов. Это вызвано следующими причинами:

-влияние емкости и индуктивности вводов отклоняющих пластин ЭЛТ на форму фронта осциллограммы;

-трудность создания усилителей каналов Х и У с очень широкой полосой пропускания и высокоскоростных ГР;

-влияние конечного времени пролета электронов между отклоняющими пластинами ЭЛТ;

-уменьшение яркости осциллограммы при высоких скоростях перемещения луча по экрану ЭЛТ.

Это потребовало создания специальных осциллографов, названных скоростными. Наиболее распространены стробоскопические осциллографы.

Принцип работы стробоскопического осциллографа основан на измерении мгновенных значений повторяющихся сигналов с помощью коротких стробирующих импульсов напряжения. Этот принцип базируется на хорошо известном эффекте кажущегося замедления быстро переменного процесса (стробоскопический эффект) и позволяет разрешить два противоречивых требования - обеспечение широкой полосы пропускания и высокой чувствительности осциллографа.

Работа стробоскопического осциллографа основана на принципах дискредитации и трансформации времени.

Эти принципы наглядно поясняются с помощью временных диаграмм на рис. 13.

Временное преобразование исследуемого сигнала при стробировании принято характеризовать коэффициентом трансформации масштаба времени.

, где n - число точек считывания сигнала.

Поскольку стробирование исследуемого сигнала приводит к дискредитации измерительной информации, необходимо знать минимально необходимое число точек считывания сигнала п min. п min = 2 *fmax *τ, где f max - верхняя граничная частота спектра U(t).

Рис. 13. Принцип работы осциллографа.

Рассмотрим способы генерирования строб-импульсов.

1 способ: для генерирования строб-импульсов используется два пилообразных напряжения: БПН-большое пилообразное напряжение и МПН-малое пилообразное напряжение. В момент равенства положительных дифференциалов пил, генерируется строб-импульс T + q* ΔT, где q - коэффициент пересчетной схемы, которая пропускает q -ый строб-импульс. Когда q значительно больше, добавка q *ΔT становится не стабильной, поэтому используют 2-ой способ.

Рис. 14. Генерирование строб-импульсов.

2 способ: для генерирования строб-импульсов используется сравнение БПН с напряжением ступенчатой формы (НСФ). Ступенька возрастает как квант, с большой точностью на строго дозированную величину, а в промежутках между импульсами остается постоянной. Этот процесс продолжается до уровня, определяемого величиной k р, после чего напряжение ступенчатой формы автоматически сбрасывается и начинается новое нарастание. С помощью этого способа получают постоянные строб-импульсы при больших q.

Рис. 15. Генерирование строб-импульсов.

Структурная схема стробоскопического осциллографа приведена на рис. 16. Его работа заключается в следующем:

Синхронизирующие импульсы жестко связаные с исследуемым сигналом, поступают в схему синхронизации. Она формирует из импульсов синхронизации стандартные импульсы с крутым фронтом. Сформированные сигналы подаются в схему автоматического сдвига и запускают генератор, вырабатывающий “быстрое” пилообразное напряжение. Оно подводится к входу 1 схемы сравнения, где сравнивается с поступающим на вход 2 “медленным” развертывающим напряжением. Последние представляют собой ступенчатое линейно-изменяющееся напряжение. В каждый момент равенства значений напряжений возникает импульс, которым запускается генератор стробирующих импульсов. Выходной сигнал схемы сравнения подаются также в генератор “медленного” развертывающего напряжения и его “ступенька” получает приращение.

К приходу следующего синхронизирующего импульса по истечении периода Т значение напряжения на входе 2 схемы сравнения больше, чем в предыдущем случае. Выходной импульс схемы сравнения появляется через интервал Т+DТ относительно предыдущего выходного импульса. Так как каждому выходному импульсу компаратора соответствует стробирующий импульс, то период следования стробирующих импульсов получается равным Т+DТ. Интервал считывания DТ можно регулировать применением приращения ступенчатого напряжения “медленной развертки”.

Исследуемый сигнал подводится к смесителю, где осуществляется амплитудная модуляция стробирующих импульсов. С выхода смесителя импульсы поступают через усилитель и расширитель на вход усилителя вертикального отклонения.

Формирователь импульсов подсвета с поступлением на его вход сигнала схемы сравнения вырабатывает стандартный импульс, который подается на электрод управления яркостью ЭЛТ, в результате чего подсвечивается начальная часть вершины расширенного импульса. На экране получается последовательность светящихся точек, размеры вертикального отклонения которых соответствуют считанным значениям напряжения исследуемого сигнала, поданного на вход осциллографа. Так создается осциллограмма исследуемого сигнала.

Рис. 16. Блок- схема стробоскопического осциллографа.

Дата добавления: 2014-01-04